几何光学的基本概念-光波

作者：发布时间：2024-01-03 10:39:21点击：82

光波

人们对光的本性的认识是逐步发展的。直到1871年麦克斯韦提出电磁场学说以后，在1888年这个学说又为实验所证明，人们才认识到光实际上是一种电磁波。从本质上说，光和一般无线电波并无区别。光波向周围空间传播和水面因扰动产生的波浪向周围传播相似，都是横波，其振动方向和光的传播方向垂直。

光波区别于无线电波在于波长的不同。图1.1示意了从γ射线到无线电波的电磁波谱，图中的波长与频率均采用对数标尺。波长在400~760 nm 范围内的电磁波能为人眼所感觉，称为可见光，超出这个范围的电磁波，人眼就感受不到了。

在可见光谱段范围以内，不同的波长引起不同的颜色感觉。具有单一波长的光称为“单色光”。几种单色光混合而成为“复色光”。太阳光由无限多种单色光混合而成。人眼可直接感知的 0.4~0.76 微米波段称为可见光波段，在可见光波段可被人眼感知为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光。比可见光的波长短的波段称为紫外光，但是比 X 射线的波长要长，紫外光波段范围约为 1~400 nm。真空紫外辐射的波段范围约是 100-300nm，因为这个波段范围的光需要在真空设备中工作。而把比可见光的波长更长的从 0.76~1000 微米的电磁波称为红外波段，红外波段的短波段与可见光红光相邻，长波段与微波相接。波长由 0.76~3μm 波段成为近红外或短波红外。波长为3~6μm的波段称为红外或中波红外。波长为6~15 μm的波段称为远红外或长波红外，或热红外。长为 15~1000μm的波段称为极远红外。近年来，人们对波长为 30 μm~3 mm的波段产生了浓厚的研究兴趣，该波段称为太赫兹(Hz)波段，在电磁波谱中其频率范围大致为 0.1~1012THZ (THZ=10Hz)。在长波段，它与毫米波有重叠；在短波段,它与红外线有重叠。

光和其他电磁波一样，在真空中以同一速度c 传播，c≈3x10⁸m/s。在空气中也近似如此。而在水和玻璃等透明介质中，光的传播速度要比在真空中慢，且随波长的不同而不同。

包括可见光在内的电磁波谱示意图