【正文】 Ca3(PO4)2:Ce， 250nm激發(fā)時(shí)， Ce發(fā)光， Ca3(PO4)2:Mn， 250nm激發(fā)時(shí)，可見 Mn， Ce發(fā)光， Ce ? Mn 激發(fā) CdS 105cm 發(fā)射 167。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光動(dòng)力學(xué) 二、能量傳遞方式： ? 載流子傳遞 ? 再吸收光子傳遞 ? 共振傳遞 ? 激子傳遞 VB CB 發(fā)光 激發(fā) Cu ZnS:Cu 167。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光動(dòng)力學(xué) 激光 （ Laser） 是受激輻射光放大的簡(jiǎn)稱 ， 是一種單色性好 ,亮度高 、 相干性強(qiáng) 、 方向性好的相干光束 。 激光技術(shù)是 20世紀(jì) 60年代后發(fā)展起來的一門技術(shù) ，它帶動(dòng)了傅里葉光學(xué) 、 全息術(shù) 、 光學(xué)信息處理 、 光纖通信 、 非線性光學(xué)和激光光譜學(xué)等學(xué)科的發(fā)展 ， 形成了現(xiàn)代光學(xué) 。 僅就全息照相和傅里葉光學(xué)中的一些最基礎(chǔ)的內(nèi)容作扼要的介紹 。 71 激光（ Laser） 167。 7 其它光學(xué)性質(zhì) 激光 全息照相 全息術(shù) （ holography）是 利用光的干涉和衍射原理 ，將攜帶物質(zhì)信息的光波以干涉圖的形式記錄下來，并且在一定的條件下使其再現(xiàn)，形成原物體逼真的立體象。 由于記錄了物體的全部信息，包括振幅和相位因此稱為全息術(shù) 。 167。 7 其它光學(xué)性質(zhì) 全息照相 ? 為了提高電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)，伽伯（ ， 1900—1979）在 1948年提出了全息術(shù)原理，并開始了全息照相（ holography）的早期研究工作。 ? 那時(shí)的主要問題是再現(xiàn)的原始象與其共軛象不能分離，以及沒有好的相干光源。 ? 1960年出現(xiàn)了激光以后， 1962年萊特（ ）和烏帕特尼克斯（ ）在全息術(shù)中利用了激光，并提出了離軸全息術(shù)，使全息技術(shù)迅速發(fā)展成為科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新領(lǐng)域。 ? 激光記錄和白光再現(xiàn)的全息術(shù)，例如反射全息、象全息、彩虹全息以及合成全息等，使全息術(shù)在顯示方面展現(xiàn)出了它的優(yōu)越性，并逐步深入到了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中。 ? 而且，聲全息術(shù)和微波全息術(shù)等也已經(jīng)開始發(fā)展，但進(jìn)展遠(yuǎn)不如光學(xué)全息術(shù)。 167。 7 其它光學(xué)性質(zhì) 全息照相 全息照片的獲得 ——光的干涉 ? 由激光器發(fā)出的激光束，通過分光鏡分成兩束。 ? 一束稱物光，它是經(jīng)過透鏡擴(kuò)束后射向物體，再由物體反射后投向全息干版； ? 另一束光經(jīng)反射鏡反射和透鏡擴(kuò)束后直接照到全息干版上，稱為參考光。 ? 在干版上相遇后，發(fā)生干涉，形成干涉條紋。它是無數(shù)組干涉條紋的集合，最終形成一肉眼不能識(shí)別的全息圖。 ? 干涉條紋的間距： d = λ/2sin(θ/2) 167。 7 其它光學(xué)性質(zhì) 全息照相 全息照片的再現(xiàn) ——光的衍射 ? 感光以后的全息底片經(jīng)顯影、定影等處理得到的全息照片上，記錄了無數(shù)干涉條紋，相當(dāng)于一個(gè)“衍射光柵”， ? 一般是用相同于拍攝時(shí)的激光作為照明光，照明光經(jīng)全息照片（即“光柵”）便發(fā)生衍射，得到一列沿照射方向傳播的零級(jí)衍射光波和二列一級(jí)衍射波。 透鏡 物體 透鏡 全息干板 全反鏡 全反鏡 分光鏡 電快門 HeNe激光器 全息照片的拍攝 167。 7 其它光學(xué)性質(zhì) 全息照相 全息照片的主要特點(diǎn) 立體感強(qiáng)。 具有分割性。 同一張全息干版可重疊多個(gè)全息圖。 有視差效應(yīng)。 改變?nèi)⒄掌恢没蚋淖児獠úㄩL(zhǎng)可使再現(xiàn)圖像放大或縮小。 72 共軛實(shí)像 三維虛像 全息照片 激光 全息照片的再現(xiàn) 167。 7 其它光學(xué)性質(zhì) 全息照相 傅立葉光學(xué) 光學(xué)信息處理 ? 20世紀(jì) 30年代以來，光學(xué)與電通訊和電信息理論相互結(jié)合，逐漸形成了傅立葉光學(xué)。 ? 傅立葉光學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅立葉變換，它的物理基礎(chǔ)是光的衍射理論。 ? 阿貝成象原理： 1873年，阿貝（ ， 1840—1905）在顯微鏡成象原理的論述中，首次提出了空間頻率和空間頻譜以及兩次衍射成象的概念，并用傅立葉變換來闡明顯微鏡成象的物理機(jī)制。 1906年，波特（ ）以一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí)了阿貝成象原理。 167。 7 其它光學(xué)性質(zhì) 傅立葉光學(xué) 光電效應(yīng)的基本概念 當(dāng)光照射到金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象叫 光電效應(yīng) ，所逸出的電子叫 光電子 ，由光電子形成的電流叫 光電流 ，使電子逸出某種金屬表面所需的功稱為該種金屬的逸出功 。 167。 8 光電效應(yīng) 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 實(shí)驗(yàn)裝置 單色光通過石英窗照射金屬板 陰極上有光電子產(chǎn)生。 U G K A 如將 K接正極、 A接負(fù)極，則光電子離開 K后，將受到電場(chǎng)的阻礙作用。當(dāng) K、 A之間的反向電勢(shì)差等于 U0時(shí)，從 K逸出的動(dòng)能最大的電子剛好不能到達(dá) A，電路中沒有電流， U0叫 遏止電壓 。 0m a x eUE k ?167。 8 光電效應(yīng) 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 167。 8 光電效應(yīng) 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (2)存在截止頻率： 對(duì)某一種金屬來說，只有當(dāng)入射光的頻率大于某一頻率 ?0時(shí)，電子才能從金屬表面逸出，電路中才有光電流，這個(gè)頻率 ?0叫做截止頻率 ——紅限 . ?0UaU0?紅限頻率 (1)飽和光電流： 飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。 U0 3 1 2 U I IS 0 (3)線性性： 用不同頻率的光照射金屬 K的表面時(shí)，只要入射光的頻率大于截止頻率，遏止電勢(shì)差與入射光頻率具有線性關(guān)系。 Na Ca ? O Hz104??01 ?02 |US| 167。 8 光電效應(yīng) 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (4)瞬時(shí)性 ： 無論入射光的強(qiáng)度如何，只要其頻率大于截止頻率，則當(dāng)光照射到金屬表面時(shí)，幾乎立即就有光電流逸出（延遲時(shí)間越為 109s） 167。 8 光電效應(yīng) 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1) 經(jīng)典認(rèn)為 光強(qiáng)越大，飽和電流應(yīng)該大， 光電子的初動(dòng)能也該大。但實(shí)驗(yàn)上飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動(dòng)能也與頻率有關(guān)。 經(jīng)典理論的困難 (2) 只要頻率高于紅限，既使光強(qiáng)很弱也有光電流；頻率低于紅限時(shí)，無論光強(qiáng)再大也沒有光電流。而經(jīng)典認(rèn)為有無光電效應(yīng)不應(yīng)與頻率有關(guān)。 (3) 瞬時(shí)性。 經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時(shí)間，即需能量的積累過程。 167。 8 光電效應(yīng) 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 愛因斯坦光子假說 1905年，愛因斯坦對(duì)光的本性提出了新的理論，認(rèn)為光束可以看成是由微粒構(gòu)成的粒子流，這些粒子流叫做 光量子 ， 簡(jiǎn)稱 光子 。在真空中，光子以光速 c 運(yùn)動(dòng)。一個(gè)頻率為 ?的光子具有能量 ??h? 2 、光電效應(yīng)的愛因斯坦方程 Wmvh ?? 221?167。 8 光電效應(yīng) 光子 愛因斯坦方程 光電效應(yīng)解釋 (1)飽和光電流強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比： 對(duì)于給定頻率的光束來說，光的強(qiáng)度越大，表示光子的數(shù)目越多，光電子越多，光電流越大。 (2) 紅限頻率的存在 ： 當(dāng)入射光頻率低于紅限頻率 ?0， h?W不會(huì)有光電子逸出，只有當(dāng)入射光頻率足夠高（ ? W/h），以致每個(gè)光子的能量足夠大，電子才能克服逸出功而逸出金屬表面。所以紅限頻率 ? =W/h； 167。 8 光電效應(yīng) 光子 愛因斯坦方程 (3) 截止電壓與頻率成線性關(guān)系 WheU ?? ?0eWehU ?? ?0Whmv ?? ?202102021 eUmv ?aUKU ?? ?0(4)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性 ： 當(dāng)電子一次性地吸收了一個(gè)光子后，便獲得了 h? 的能量而立刻從金屬表面逸出，沒有明顯的時(shí)間滯后。 167。 8 光電效應(yīng) 光子 愛因斯坦方程 ?光電管和固態(tài)光電探測(cè)器 ?光電倍增管 ?光控繼電器 ?光電導(dǎo)攝像管 ?光敏電阻 167。 8 光電效應(yīng) 光電效應(yīng)的應(yīng)用 ?? h??hp ?密立根 1916年的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了光子論的正確性，并求得 h=?1034 焦耳 ?秒。光的波動(dòng)性（ p）和粒子性（ ?） 是通過普朗克常數(shù)聯(lián)系在一起的。 2mch ?? ??相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系： chchm?? ??2光子的質(zhì)量： 220/1 cvmm??因?yàn)?： mcp ?光子的動(dòng)量： ?? h?光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，即具有波粒二象性 167。 8 光電效應(yīng) 光的波粒二象性 1. 某種介質(zhì)的吸收系數(shù) α a=，試求透射光強(qiáng)分別為入射光強(qiáng)的 ， ， ，該介質(zhì)的厚度各為多少？如果改用 α a=102cm1的玻璃或 α a=104cm1的金屬，則結(jié)果將如何？ 2. 一塊光學(xué)玻璃對(duì)水銀燈藍(lán)、綠譜線 λ 1= λ 2= n1= n2=，試應(yīng)用科希公式計(jì)算這種玻璃對(duì)鈉黃線 λ 3= n3及色散率 d n3/dλ 。 3. 一個(gè)頂角為 50176。 的棱鏡由某種玻璃制成，它的色散性可用科希公式描寫，其中常量 A=， B= 103nm2。棱鏡的位置放置得使它對(duì)波長(zhǎng) ，試計(jì)算該棱玻璃的角色散本領(lǐng) D為多少 rad/nm。 67 習(xí) 題