光的吸收散射和色散1

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1、第6章光的吸收、散射和色散光的吸收、散射和色散三種現(xiàn)象是由光和物質(zhì)的相互作用引起的，其實質(zhì)是由光和原子中的電子相互作用引起的，是不同物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的主要表現(xiàn).6.1光的吸收6.1.1一般吸收和選擇吸收任何一種物質(zhì)對光的吸收都是由一般吸收和選擇吸收組成.一般吸收（普通吸收generalabsorption）：除真空外，所有物質(zhì)對任何波長的電磁波都只是在一定范圍內(nèi)的透明。如石英對可見光幾乎是透明的，但對紅外線卻是不透明的。對光吸收很少并在一定波段內(nèi)都減弱同樣強度的稱為一般吸收.選擇吸收（selectiveabsorption）：一種物質(zhì)對某些波長范圍內(nèi)的光呈現(xiàn)強烈的吸收稱為選擇吸收.

2、物質(zhì)因選擇吸收而顯示顏色.6.1光的吸收6.2.2朗伯定律光通過物質(zhì)時,物體吸收的光能轉(zhuǎn)化稱為熱能.這種能量的轉(zhuǎn)化通過碰撞來實現(xiàn).朗伯定律的數(shù)學(xué)表達式:比爾定律的數(shù)學(xué)表達式:C溶液的濃度;A一與濃度無光的常量6.1光的吸收6.2.3吸收光譜吸收光譜(absorptionspectrum):令具有連續(xù)光譜的光(白光)通過吸收介質(zhì)后再經(jīng)過光譜分析儀,便可以看到某些波段的光或某些波長的光被吸收而消失形成吸收光譜.同一介質(zhì)其發(fā)射光譜與吸收光譜有相當(dāng)嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系,發(fā)射光譜的亮線與吸收光譜的暗線具有一一對應(yīng)的關(guān)系.物體本身發(fā)射哪些波長的光,它就強烈吸收哪些波長的光.Link6.2光的散射關(guān)

3、于光的散射的一些基本概念散射（scattering）:若光遇到不均勻介質(zhì),其顆粒大小與光波長可以比擬時,這時光就成球形散開,此時就不說是反射而是說散射,因這時已不能用反射定律了.6.2光的散射散射光的光強與散射光偏振性電偶極輻射模型初步解析6.2光的散射散射光的偏振性6.2光的散射散射的類型分子散射（molecularscattering）:瑞利散射（Rayleighscattering）:米氏散射（Miescattering）:有時表面上看來純凈的介質(zhì)中亦能看到散射光，如大氣中氣體分子散射太陽光，使天空呈蔚藍色.線度小于波長的物體引起光散射所依據(jù)的定律是瑞利所研究得到的.瑞利發(fā)

4、現(xiàn)散射光強正比于驅(qū)動頻率的四次方,與波長的四次方成反比,即I∝γ4∝1/λ4,也稱瑞利定律.米氏發(fā)表了任何尺寸均勻球形粒子散射問題嚴(yán)格解,具有極大實用價值,可以研究霧、云、日冕、膠體和金屬懸浮液的散射.6.2光的色散色散（dispersion）:光在介質(zhì)中的傳播速度ν（或者說折射率n=c/ν）隨波長λ而異的現(xiàn)象,稱為光的色散.正常色散:(1)在可見光的范圍內(nèi)無色透明的物質(zhì),它們的色散曲線形式上很相似(2)n隨λ的增加而單調(diào)下降,且下降率在短波一端更大(3)科西公式----經(jīng)驗公式:式中A、B、C是與物質(zhì)有關(guān)的常量,其數(shù)值由實驗數(shù)據(jù)來確定.色散曲線測量不同波長的光線通過棱鏡材料的折

5、射率n與波長λ之間依賴關(guān)系曲線link6.2光的色散反常色散:“反常色散”的名稱是歷史上沿用下來的,其實反常色散是任何物質(zhì)在吸收線(或吸收帶)附近所共有的現(xiàn)象,本來無所謂“正?！焙汀胺闯！?(1)圖所示的是在可見光區(qū)域內(nèi)透明的物質(zhì)（如石英）在紅外區(qū)域中的色散曲線.(2)在可見光區(qū)域內(nèi)色散正常，曲線（PQ段）滿足科西公式.(3)若向紅外區(qū)域延伸，并接近吸收帶時，色散曲線開始偏離科西公式（R點）.(4)過了吸收帶，色散曲線（ST段）又恢復(fù)正常的形式，并滿足科西公式，不過式中的常量A、B、C等換為新的數(shù)值.link6.2光的色散（1）在相鄰兩個吸收線（帶）之間n單調(diào)下降，每次經(jīng)過一個吸

6、收線（帶），n急劇加大.（2）總的趨勢是曲線隨λ的增加而抬高,即各正常色散區(qū)所滿足的科西公式中常量A加大.（3）λ=0時,任何物質(zhì)的折射率n都等于1,對于極短波（γ射線和硬X射線）,n略小于1,它表明這時從真空射向其外表面的電磁波可以發(fā)生全反射.專題彩虹(Rainbows)專題彩虹(Rainbows)專題彩虹(Rainbows)專題彩虹(Rainbows)專題彩虹(Rainbows)End專題彩虹(Rainbows)PleaseKillTheRainbowBackAbsorptionspevtrumBack瑞利散射Next呈青藍色呈紅色線度小于波長的物體引起光散射所依據(jù)的定律是瑞

7、利所研究得到的.瑞利發(fā)現(xiàn)散射光強正比于驅(qū)動頻率的四次方,與波長的四次方成反比,即I∝γ4∝1/λ4,也稱瑞利定律.紅光通過薄霧時比藍光的穿透力強，正是由于紅光散射較弱的緣故.信號燈和信號旗一般常采用紅色.紅外線的穿透能力比紅色的可見光更強,因而更適用于遠距離照相和遙感技術(shù).米氏散射Next球半徑α米－德拜的散射理論證明：只有在kα<0.3時，瑞利定律正確.當(dāng)kα較大時,散射強度與波長的依賴關(guān)系就不十分明顯.分子散射Back觀察光色散的正交棱鏡裝置Back觀察反常色散的實驗裝置Ba