振荡电偶极子振动的电荷向外发射电磁波想象有一对紧紧靠在一起的电荷一个正电荷一个负电荷组成电偶极子。没有外力的时候正负电荷紧紧贴在一起电荷中心重合电偶极矩等于零什么辐射都不会产生。现在用交变的电场去来回拉扯它们 正电荷被往上方拽负电荷被往下方拽过半个周期外力反转正电荷往下、负电荷往上。 于是正负电荷就像弹簧两端的小球来回来回往复振动不停拉开、靠近、再反向拉开。 电偶极矩的大小和方向也跟着一秒钟振荡亿万次。✨核心现象只要电荷做加速运动就会向外甩出电磁波光。 来回往复振动就是一种加速运动。这个不停抖动的电偶极子就变成一台微小的电磁波发射器向四面八方释放出新的交变电磁场也就是光波。放到光与物质相互作用的完整场景一束光交变电磁场照射到原子上光的电场来回拉扯原子原子核带正电外层电子云带负电。电子云相对于原子核来回偏移原子就变成一个高速振荡的微小电偶极子。这个不停抖动的电偶极子向外辐射出全新的次级电磁波。原子辐射出来的次波和原来的入射光叠加在一起就形成我们看到的透射光、反射光。普通玻璃之所以可以透光底层就是每一个原子都被光驱动成为振荡电偶极子辐射次级光波所有次波相干叠加之后合成向前传播的透射光。弱光 vs 强光线性与非线性区别弱光线性电子摆动幅度很小来回振动的节奏和入射光完全一模一样。 振荡电偶极子只辐射和入射光同频率的电磁波不会产生新颜色。强光激光 非中心对称晶体BBO/LBO电子摆动幅度很大势能曲线不对称电荷的振动不再是标准简谐振动。 振荡的电偶极子除了原来的振动频率还多出二倍频率的振动分量。于是它除了发出基频光还向外辐射频率加倍的新电磁波也就是倍频光1064nm→532nm 绿光。关键的通俗结论真空里面没有原子没有可以振动的电偶极子就没有新的次级电磁波光和光之间互不干扰。所有介质的光学响应本质上就是光电场把原子变成振荡电偶极子电偶极子再向外辐射电磁波。能不能产生倍频本质看电偶极子振动的时候会不会产生二倍频的振动分量这件事由晶体晶格的反演对称性说了算。一个生活化类比把振荡电偶极子想象水里上下抖动的浮球浮球不动水面平静上下快速来回抖动浮球电荷往复振动水面就会向外一圈圈扩散出水波。抖动的浮球 振荡电偶极子向外扩散的水波 辐射出去的电磁波。