非線性光學現象只在強光下出現。宏觀上說,因為一個介質的極化強度並不是固定的,它正比於光波的電場強度E 。 當光波的電場強度可與原子內部的庫侖場相比擬時,光與介質的光與介質的相互作用將產生非線性效應。 所以在激光出現之後才能觀察到非線性光學現象。
評註:在宇宙中,光速是永恆不變的,任何光無論在何介質中傳播,其頻率都是不變的。也就是說,宇宙中的光與光傳播介質不發生作用,任何介質的光學參數,如,折射率等,都是光的頻率的線性函數,而與光的強度無關;當兩束光同時在某介質中傳播時,相互之間不發生任何的作用和影響。這就是線性光學。
當光的強度足夠地大,以致於可以撼動介質中的原子電場時,光與介質發生作用,使光的頻率發生變化,並使介質的光學參數受光的強度的影響,與光的強度呈非線性關係,而且,兩束光同時在某介質中傳播的光會相互發生作用,產生新的頻率的光。這就是非線性光學。我們所說的足夠強的光就是指激光,它的強度可以是太陽光的數倍,甚至是千倍。而在自然界,沒有激光存在,激光是人造光。
常用的二階非線性光學晶體有磷酸二氫鉀(KDP)、磷酸二氫銨(ADP)、磷酸二氘鉀(KD*P)、鈮酸鋇鈉等等。
評註:這些都是研究光的非線性特性的實驗材料。
光的波動只是描述光的一種宏觀效應。 光在介質中的傳播中,與介質發生相互作用,其物理機制必須在光子的層面來描述。 我們知道, 電子吸收光子的能量可以躍遷到更高能級, 降回來原來的能級的時候再發射同樣頻率的光子。頻率不變,這就是線性光學。
評註:對於自然界的光來說,光不與介質發生相互作用。以上這段文字說的是光被介質吸收後的表現,而與光的傳播無任何關係。
光子並非傳統物質,其實光子就不是物質, 你可以把它看成一種能量。 但能級有很多等級,在一定的條件下,顯然不一定只能回到原來的能級,可以跳到其他能級。 比如說,吸收了兩個光子的能量,如果有其他的合適的其他能級可以跳, 它也可以跳到跳到合適的其他能級,所以吸收了兩個光子,可以只發射一個光子。 頻率顯然改變了。 這就是非線性光學現象。 比如說,藍色光子的頻率是兩個紅色光子頻率之和, 吸收了兩個紅色光子, 在一定條件下,可以只發射一個藍色光子。 紅光就變成了藍光。
評註:物理學中說到:光有電磁性和粒子性。而任何粒子都是有質量的,就是說,光粒子(簡稱光子)是物質。
所以簡單的數學,只是一種簡單的描述。 非線性光學並非從數學推導出來的。 當然也不可能從任何經典現象類推。 非線性光學,其實是能級量子化的結果。 或者說,是量子力學的結果。其實激光本身,就是一種宏觀量子效應。
評註:非線性光學當然不是從數學中推導出來的,而是在有了激光後,在實踐中發現的。
但是, 從更高的數學角度, 我們可以看到頻率之間有一定的數學關係。這其實正是音樂的數學原理。音樂其實就是數學和物理, 頻率之間的數學關係,這就是和聲的數學基礎。 所謂大三和弦,小三和弦,它們聽起來好聽,因為它們之間的頻率比,都滿足一定的數學關係。 不滿足的,就是雜音了。 為什麼呢?因為我們人類,是按同樣的數學關係被創造的,或者進化的。 所以這樣的和聲和我們引起了共鳴。 :-))
評註:我們在討論非線性光學,你咋又蹦到音樂上?再者,你見過哪位音樂家精通數學?音樂家和歌唱家研究的都是五線譜,而五線譜上沒有一個是數學符號。
另外,福建物質所長的光學晶體非常好,又便宜。 是美國大學和廠家的主要供應商。
評註:在此,你咋又搞起了直銷代貨?你又到底賺了多少?