光学频率 Optical frequency

2022-11-04 11:09:09 浏览:258

定义

光的电场振荡频率。

光学频率(例如准单色激光束)是相应电磁波的振荡频率。 对于可见光,光学频率大约在 400 THz 之间(太赫兹 = 1012Hz = 1 万亿赫兹)和 700 THz,对应于 700 nm 到 400 nm 之间的真空波长。红外光具有相应的较低光学频率,而紫外线具有较高的频率。

光学中的许多方程涉及角光学频率,其为光学频率的2π倍:ω= 2πν。

通常,光没有一个特定的光学频率;它的光功率分布在某个频率范围内,有时会花费整个倍频程(即频率的两倍)甚至更多。 光谱告诉人们功率如何在频率上分布,即,它将功率谱密度指定为频率或真空波长的函数。

有一些技术光源(高度频率稳定的激光器)可以产生具有非常小的光带宽的光 - 有时甚至远低于1 Hz,这是数百太赫兹平均光学频率的极小部分 - 并且该频率的稳定性非常高。 例如,这种光源称为光学频率标准,是光学时钟所必需的。

光学频率可以计算为光的真空速度除以真空波长:ν=c/λ。 然而,光学频率的测量精度远高于波长;请参阅有关光学频率计量学的文章。 光学频率不能像微波频率那样直接检测;根本没有计数器可以记录如此快速的振荡。 然而,使用间接方法,现在通常涉及稳定频率梳,已经可以将光学频率(例如来自某些光学频率标准)与微波频率(例如,来自铯钟)或其他光学频率精确地联系起来。 由于光学频率标准可以比微波频率标准更精确,并且还允许更快速的频率比较,预计秒的定义是时间的基本单位,在国际单位制(SI系统)中将很快基于光学频率标准重新定义。

如果两个光学频率相对较近,则可以相对容易地测量差异:例如,通过将两个光束叠加在快速光电探测器上来获得节拍音符,并且光电探测器的输出信号可以使用电子频率计数器进行处理。

光的光学频率在某种意义上比光学波长更基本。 例如,暴露在光中的原子或离子不能“看到”波长,因为它的大小只是它的一小部分。 它基本上只是记录一个快速振荡,即光学频率。 如果该频率与某些内部树脂频率一致,则会发生共振激励过程。 内部谐振频率与等于光波长的某个距离无关。 然而,由于历史原因,更常见的是指定光的波长而不是光学频率。 (例如,通常说在其标准激光跃迁上运行的Nd:YAG激光器发射的真空波长为1064 nm,而不是频率为282 THz。 这主要是因为光学波长很快就可以通过使用各种干涉仪来确定,而在早期很难测量甚至估计光学频率。

参考文献

[1] R. Paschotta, "Wavelength or optical frequency, what is the better specification?"

光学测量

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