激光切割加工電磁波譜光在真空中傳播的速度是一個(gè)重要的物理常數(shù),實(shí)驗(yàn)測(cè)得的光速值為c=2.98×1o3m/s≈3×10sm/s光的頻率就是光矢量每秒振動(dòng)的次數(shù),激光切割加工的周期是完成一次振動(dòng)所需的時(shí)間,頻率和周期T的關(guān)系互為倒數(shù)=1/T光的真空波長(zhǎng)指振動(dòng)狀態(tài)經(jīng)歷一個(gè)周期在真空中向前傳播的距離,用字母入表示。所以,在真空中光速、頻率和波長(zhǎng)有如下的關(guān)系(1-2)實(shí)驗(yàn)證明光在各種介質(zhì)中傳播時(shí),保持其原有頻率v不變;而介質(zhì)中的光速為U=c/u(1-3)式中,μ為介質(zhì)的折射率。即介質(zhì)中的光速各不相同。
由于各種介質(zhì)的折射率μ總是大于1,所以v總是小于c。各種氣體的折射率比1大得不多,可粗略地把各種氣體的折射率當(dāng)作1看待。由于不同介質(zhì)的折射率不同,光速不同,所以同頻率的光在不同介質(zhì)中的波長(zhǎng)λ也不同??梢宰C明光在折射率為的介質(zhì)中的波長(zhǎng)入是真空中波長(zhǎng)入的1/μ。介質(zhì)中光速、頻率和波長(zhǎng)則有如下的關(guān)系v=Av(1-4)3單色平面波(1)平面波在光波場(chǎng)中,光波相位相同的空間各點(diǎn)構(gòu)成的面叫作波面,也叫作波陣面或等相位面。光波波面是平面的波叫作平面波。例如將一個(gè)點(diǎn)光源放置在一個(gè)凸透鏡的焦點(diǎn)上,則通過(guò)透鏡后的光波是平面波。離點(diǎn)光源很遠(yuǎn)處整個(gè)波面上的很小部分也可近似看作平面波。例如太陽(yáng)發(fā)出的光波到達(dá)地球表面時(shí),波面的很小部分可近似看作平面波平面波在均勻介質(zhì)中傳播的特點(diǎn)是:波面為彼此平行的平面,且在無(wú)吸收質(zhì)中傳播時(shí),波的振幅保持不變(2)單色平面波具有單一頻率的平面波叫作單色平面波。實(shí)際上任何光波,包括激光在內(nèi),都不可能是完全單色的,總有一定的頻率寬度。如果頻率寬度△v比光波本身頻率v小很多,即△v這種波叫準(zhǔn)單色波。
ΔV越小,單色性越好。實(shí)際上的單色波都是準(zhǔn)單色波面介紹經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象的理想單色平面波一一簡(jiǎn)諧波,它是最簡(jiǎn)單、最重要的種波。由傅里葉分析可知,任何復(fù)雜的波都可以分解為一系列不同頻率的簡(jiǎn)諧所以討論它是有實(shí)際意義的真空中的電磁波(見(jiàn)圖11)的電矢量E在坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng)磁矢量在坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng),其頻率均為v,角頻率o=2,起始時(shí)刻,即t=o時(shí),二者初相位均為零。則E、B的振動(dòng)方程分別為E= Encosot= E cos 2 TTut(1-5)B=Bcost Bcos2 Trut(1-6)E、B別為電場(chǎng)矢量和磁場(chǎng)矢量的振幅矢量。由上兩式可見(jiàn),激光切割加工和磁矢量?jī)烧呔哂邢嗤念l率、相位和相似的簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程。為簡(jiǎn)便起見(jiàn),今后將此二式統(tǒng)成標(biāo)量形式U=Ucost =Ucos2 mut1-7)U稱作場(chǎng)矢量大小,它代表電矢量E或磁矢量B的大小,U為場(chǎng)矢量的振幅。設(shè)光波以速度c向z方向傳播,在z軸上任選一點(diǎn)P(見(jiàn)圖1-1),當(dāng)波源的振動(dòng)播到該點(diǎn)時(shí),P點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)比原點(diǎn)O的振動(dòng)狀態(tài)落后τ=z/c,因此P點(diǎn)的振動(dòng)方程為U=Uo coso (t-T)=Locos (t-i/c8。
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