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快光慢光的產生原理及群速度相速度的定義

  首先說兩個物理名詞的含義,相速度跟群速度。

  相速度,其推導過程如下:


圖1

  相速度並不能測量,他的物理意義僅僅代表光入射到介質中後波長變長的一種現象,除此之外並沒有其他特殊的物理含義。

  群速度,其推倒過程如下:                   

                                       

圖2

  群速度定義為單色光脈衝在介質中傳播時脈衝峰值傳播的速度(其中的峰值指的是時間軸上的峰值,其可以理解為相位相同的各個平面波的相干疊加,因此峰值時刻的光波相位相同可以忽略因而巧妙的避開了相位這樣一個因素從而定義了群速度)。

  通過以上兩個物理引數的定義在圖2 中我們可以看到在群速度的定義中會出現快光與慢光的產生機理。


圖3

  此處快慢光的理解應該結合它的定義,由於群速度的定義導致了快慢光的存在,當圖2中的微分項遠小於負的n0(w)時,可以理解為一群人行走在越來越窄的路(吸收介質)上這樣整個人群密集部位(峰值部位)就會越來越往後這樣也就實現了慢光的情況。而當圖2中的微分項介於0和負的n0(w)時,會出現快光現象。

  圖3為單吸收峰的情況下產生快慢光效應,在這裡可以拓展一下,當吸收峰有兩個並且很接近的時候也可以得到快慢光的效應具體可以通過上述原理推倒。


圖4

  圖4則是產生慢光的圖樣。

  以上圖解均需要參考圖2中的公式推倒,結合公式理解問題。

  以上所寫內容是根據聽郝光生老師所講的課加上自己理解所整理的內容。在課上還學到了所有的散射種類都可以產生受激散射,受激散射的性質與鐳射類似具有高單色性,高光子簡併度,具有閾值。但是所有的受激散射都需要光做激勵源。

  在此也對《強光光學》作者郝光生老師表示衷心的感謝。(以下為老師的簽字作為留念)