光学辐射的基本性质

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第463页（1865字）

光具有波动性和粒子性，称为光的波粒二象性。光在真空中的速度C是一个基本物理常数，C=299792458m／s。光学辐射是电磁波，其波长与频率v之间的关系为

通常所说的光辐射是指波长等于1nm至1mm之间的电磁辐射。在实际应用上，从1nm至80nm之间，称为软x射线；而波长大于1mm的电磁波即是无线电波。光波的波长通常用nm(纳米)为单位来表示，大于1000nm的用μm(微米)来表示。人眼只对380－780nm的光波产生明亮的心理感觉，所以，这个波段称为可见光。可见光的波长边界不是十分确定的，因人而异，而且每个人在不同的适应状态、不同的观察条件下心理感觉也会有所不同，因而通常把波长小于400nm的光称为紫外线；把波长大于750nm的光称为红外线。

红外线又分为近红外(0．75～2．5μm)、中红外(2．5～15μm)和远红外(15μm以上)。紫外线则划分为A、B、C波段，400nm至315nm称为A波段，315nm至250nm称为B波段，250nm至200nm称为C波段。波长小于200nm的紫外线在空气中很快被吸收，只有在真空中才能有效传播，故称为真空紫外线，它在太空科学研究中有重要应用。

20世纪初，黑体辐射的研究使物理学家对光的本质的认识发生新的飞跃。1900年普朗克提出一个假设：谐振子的能量不是从0至∞连续变化，而只能取某个基本能量ε₀的整数倍，构成一系列不连续的值：ε=ε₀，2ε₀，3ε₀……。其中ε₀称为能量子，且

ε₀=hv (9．2－2)

式中 v——为振子的频率；

h——为普朗克常数。

光电效应是经典波动理论不能解释的物理现象。对于某种金属阴极来说，若用频率较低的光(如波长较长的红光)照射，无论光线多强也不能产生光电流；相反，若用频率较高的光(如波长较短的蓝光)照射，只要很弱的光就能从金属表面打出自由电子，形成光电流。1905年爱因斯坦根据光电效应，提出了“光子”假说，认为光子的能量(E)正比于频率，即

E=hv (9．2－3)

当某电子吸收一个光子时，光子的全部能量转移到电子上去，一部分能量用来克服对该电子的约束力(等于脱出功)，其余能量使电子具有一定的动能，用公式表示为(该式称为爱因斯坦公式)

式中 m——为电子的质量；

V₀——为电子在脱出表面后获得的初速度；

A——为脱出功。

1923年，德布罗依把波长λ与粒子的动能mv联系起来，得德布罗依公式：

这公式把微观粒子的动量与宏观的波长联系起来。在微观世界里，光具有显着的粒子性，但平常观察到的是大量光子的宏观现象，波动性表现得更明显。

【参考文献】：

［1］现代计量学概论，鲁绍曾主编，中国计量出版社，1987。

［2］现代计量测试技术，王江主编，中国计量出版社，1990。

［3］光度学，郝允祥等编着，北京师范大学出版社，1988。

［4］色度学，荆其诚等编着，科学出版社1979，。

［5］Principles Governing Photometry，Metrologia，19，97－101，1983．

［6］Accurate Measurement and Correction for Nonlinearities in Radiometers，J．Res．NBS，67A，1972．