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、散射和色散三种现象是由光和物质的相互作用引起的，其实质是由光和原子中的电子相互作用引起的，是不同物质的光学性质的主要表现.6.1光的吸收6.1.1一般吸收和选择吸收任何一种物质对光的吸收都是由一般吸收和选择吸收组成.一般吸收（普通吸收generalabsorption）：除真空外，所有物质对任何波长的电磁波都只是在一定范围内的透明。如石英对可见光几乎是透明的，但对红外线却是不透明的。对光吸收很少并在一定波段内都减弱同样强度的称为一般吸收.选择吸收（selectiveabsorption）：一种物质对某些波长范围内的光呈现强烈的吸收称为选择吸收.

2、物质因选择吸收而显示颜色.6.1光的吸收6.2.2朗伯定律光通过物质时,物体吸收的光能转化称为热能.这种能量的转化通过碰撞来实现.朗伯定律的数学表达式:比尔定律的数学表达式:C溶液的浓度;A一与浓度无光的常量6.1光的吸收6.2.3吸收光谱吸收光谱(absorptionspectrum):令具有连续光谱的光(白光)通过吸收介质后再经过光谱分析仪,便可以看到某些波段的光或某些波长的光被吸收而消失形成吸收光谱.同一介质其发射光谱与吸收光谱有相当严格的对应关系,发射光谱的亮线与吸收光谱的暗线具有一一对应的关系.物体本身发射哪些波长的光,它就强烈吸收哪些波长的光.Link6.2光的散射关

3、于光的散射的一些基本概念散射（scattering）:若光遇到不均匀介质,其颗粒大小与光波长可以比拟时,这时光就成球形散开,此时就不说是反射而是说散射,因这时已不能用反射定律了.6.2光的散射散射光的光强与散射光偏振性电偶极辐射模型初步解析6.2光的散射散射光的偏振性6.2光的散射散射的类型分子散射（molecularscattering）:瑞利散射（Rayleighscattering）:米氏散射（Miescattering）:有时表面上看来纯净的介质中亦能看到散射光，如大气中气体分子散射太阳光，使天空呈蔚蓝色.线度小于波长的物体引起光散射所依据的定律是瑞利所研究得到的.瑞利发

4、现散射光强正比于驱动频率的四次方,与波长的四次方成反比,即I∝γ4∝1/λ4,也称瑞利定律.米氏发表了任何尺寸均匀球形粒子散射问题严格解,具有极大实用价值,可以研究雾、云、日冕、胶体和金属悬浮液的散射.6.2光的色散色散（dispersion）:光在介质中的传播速度ν（或者说折射率n=c/ν）随波长λ而异的现象,称为光的色散.正常色散:(1)在可见光的范围内无色透明的物质,它们的色散曲线形式上很相似(2)n随λ的增加而单调下降,且下降率在短波一端更大(3)科西公式----经验公式:式中A、B、C是与物质有关的常量,其数值由实验数据来确定.色散曲线测量不同波长的光线通过棱镜材料的折

5、射率n与波长λ之间依赖关系曲线link6.2光的色散反常色散:“反常色散”的名称是历史上沿用下来的,其实反常色散是任何物质在吸收线(或吸收带)附近所共有的现象,本来无所谓“正常”和“反常”.(1)图所示的是在可见光区域内透明的物质（如石英）在红外区域中的色散曲线.(2)在可见光区域内色散正常，曲线（PQ段）满足科西公式.(3)若向红外区域延伸，并接近吸收带时，色散曲线开始偏离科西公式（R点）.(4)过了吸收带，色散曲线（ST段）又恢复正常的形式，并满足科西公式，不过式中的常量A、B、C等换为新的数值.link6.2光的色散（1）在相邻两个吸收线（带）之间n单调下降，每次经过一个吸

6、收线（带），n急剧加大.（2）总的趋势是曲线随λ的增加而抬高,即各正常色散区所满足的科西公式中常量A加大.（3）λ=0时,任何物质的折射率n都等于1,对于极短波（γ射线和硬X射线）,n略小于1,它表明这时从真空射向其外表面的电磁波可以发生全反射.专题彩虹(Rainbows)专题彩虹(Rainbows)专题彩虹(Rainbows)专题彩虹(Rainbows)专题彩虹(Rainbows)End专题彩虹(Rainbows)PleaseKillTheRainbowBackAbsorptionspevtrumBack瑞利散射Next呈青蓝色呈红色线度小于波长的物体引起光散射所依据的定律是瑞

7、利所研究得到的.瑞利发现散射光强正比于驱动频率的四次方,与波长的四次方成反比,即I∝γ4∝1/λ4,也称瑞利定律.红光通过薄雾时比蓝光的穿透力强，正是由于红光散射较弱的缘故.信号灯和信号旗一般常采用红色.红外线的穿透能力比红色的可见光更强,因而更适用于远距离照相和遥感技术.米氏散射Next球半径α米－德拜的散射理论证明：只有在kα<0.3时，瑞利定律正确.当kα较大时,散射强度与波长的依赖关系就不十分明显.分子散射Back观察光色散的正交棱镜装置Back观察反常色散的实验装置Ba