单色光 Monochromatic light

2022-11-07 15:06:24 浏览:451

定义

具有单一光学频率的光。

单色光是光(光辐射),其中光谱仅包含单个光学频率。 例如,空间中某一点的相关电场强度表现出纯正弦振荡,具有恒定的瞬时频率和零带宽。 光源也可以称为单色光源,如果它们发出单色光。

单色的反义词是多色的。 多色光的一个典型例子是作为热辐射产生的生命,例如在白炽灯中;这种光表现出广泛的光学频率范围。

光学和光子学中的许多计算都是针对单色光进行的。 例如,激光束的演化通常以这种方式计算;只有一个给定的光学波长或频率。

当然,真正的光源永远不可能是完全单色的,即具有零光带宽。 然而,特别是激光源通常是准单色的,即光带宽足够小,以至于光的某些行为很难与真正的单色光区分开来。 一些例子:

  • 用于激光吸收光谱的激光如果其带宽远低于感兴趣的光谱特征的带宽,则可以将其视为准单色光。
  • 当光束在光学谐振器中进行强度增强时(例如,用于谐振倍频),其带宽应远低于谐振器的带宽。
  • 对于干涉仪的操作,如果相干长度远高于设备中的任何路径长度差异,则光的有限带宽无关紧要。

显然,准单色光的允许光带宽在很大程度上取决于情况。

术语单色最初意味着只有一种颜色。 可见光的不同光学波长与不同的感知颜色相关。 然而,光色在实践中很少是单色性的标准,非单色光也可以有特定的颜色。 此外,该术语适用于红外和紫外线以及可见光。

激光是准单色光的主要来源。 与通过宽带光源的带通滤波光获得的窄带光(见下文)相比,激光器可以产生具有高光功率的准单色光。 一些激光器甚至表现出极端程度的单色性,即极小的光带宽。 使用精心稳定的单频激光器(有时带宽远低于1 Hz)可实现最高程度的单色性。

在激光出现之前,产生单色光是相当困难的。 一种可能性是使用某些气体放电灯和金属蒸气灯(例如汞蒸气灯和钠蒸气灯),在某些狭窄的光谱线中主要发光,并用合适的单色器隔离其中一条线。 实现的光功率和强度相当低。

单色器本质上是一种滤光片,它允许人们将光谱间隔较窄的光与其他光隔离开来。 因此,它的输出将是准单色的。 然而,所有其他波长的光都会丢失。

基础光学

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