光的吸收、散射和色散

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1、第六章光的吸收、散射和色散（AdsorptionScatteringandDispersionofLight）⒈光束越深入物质，强度将越减弱；光通过物质时其传播情况就会发生变化：⒉光在物质中传播的速度将小于真空中的速度且随频率而变化——光的色散。①光的能量被物质吸收——光的吸收；②光向各个方向散射——光的散射。6.1电偶极辐射对反射、折射现象的解释1、电偶极子模型（理想模型）用一组简谐振子来代替实际物质的分子，每一振子可认为是一个电偶极子，由两个电量相等，符号相反的带电粒子组成，电偶极子之间有准弹性力作用，能作简谐振动。两种振子：电子振子：核假定不参加运动，准弹力

2、的中心。分子振子：质量较大的一个粒子可认为不参加运动电偶极子模型2、电偶极辐射对反射和折射现象的初步解释解释1：各向同性均匀物质中的直线传播解释2：反射与折射解释3：布儒斯特定律6.2光的吸收（AbsorptionofLight）1．一般吸收和选择吸收（normalabsorption&selectiveabsorption）吸收很少，且在某一给定波段内几乎不变。吸收很多，且随波长而剧烈地变化。例如石英对可见光吸收甚微，但是对3.5~5.0的红外光却强烈吸收。一般吸收选择吸收§6.1光的吸收6.2光的吸收（AbsorptionofLight）2．朗伯定律能量观点稀

3、溶液：，式中A是一个与浓度无关d的常量，C为溶液的浓度。，为吸收系数§6.2光的散射ScatteringofLight光线通过均匀的透明介质(如玻璃、空气、清水）时，从侧面是难以看到光线的。如果介质不均匀，如有悬浮微粒的浑浊液体，我们便可从侧面清晰地看到光束的轨迹，这是介质中的不均匀性使光线朝四面八方散射的结果。定义：由于介质中存在的微小粒子或分子对光的作用，使光束偏离原来的传播方向或波长发生变化，向四周传播的现象，称为光的散射。光的散射可分为两大类：散射光的波长不变散射光的波长改变瑞利散射米氏散射拉曼散射（Raman1928）布里渊散射Brillouin1921

4、瑞利散射：散射粒子的线度小于光的波长的十分之一，则称为～。米氏散射：散射粒子的线度与光波长同量级或大于光波波长的散射，称为～。二.瑞利散射定律光学性质不均匀的介质，可能是由于均匀物质中散布着折射率与它不同的其它物质的大量微粒，也可能是由于物质本身的组成部分（粒子）的不规则聚集；早在1869年爱尔兰物理学家亭德尔(Tyndall，1820-1893)就对混浊介质的散射现象做过大量的实验研究。尤其对于线度小于波长的微粒。因此瑞利散射有时又称亭德尔效应。例如尘埃、烟（大气中散布着固态微粒）,雾（空气中散布着液态微粒），悬浮液（液体中悬浮着固态微粒），乳状液（一种液体中悬

5、浮着另一种液体而不能互相溶解），如水中加入几滴牛奶，等等。这样的物质称为混浊介质。在亭德尔的基础上，英国物理学家瑞利于1899年对小粒子散射又进行了研究。实验装置如图。透射光散射光检偏器探测器实验发现：从容器侧面看到的散射光，带有青蓝色，透射光则带有红色。瑞利（LordRayleigh,1842-1919）1904年诺贝尔物理学奖获得者进一步研究表明，散射光的强度与光波波长的四次方成反比，可表示为：——称为瑞利散射定律根据瑞利散射定律，可以对前面的实验现象作出很好的解释。假设白光中波长为720nm的红光与波长为440nm的青蓝光具有相同的强度，由于两种波长之比为：

6、所以散射光中，蓝光的强度与红光强度之比为：可见散射光中蓝光的强度约为红光强度的7.2倍，因此透射光中所含的红光成分就较多，故带红色。表面上看起来是纯净均匀的介质，由于分子的热运动使分子密度有涨落而引起的散射，称为分子散射。分子散射也满足瑞利散射定律。用以上的散射理论可以解释许多我们日常熟悉的自然现象，如天空为什么是蓝的？旭日和夕阳为什么是红？以及云为什么是白？等等。首先，白昼天空之所以是亮的，完全是大气散射阳光的结果。如果没有大气，即使在白昼，人们仰观天空，将看到光辉夺目的太阳悬挂在漆黑的背景中。这景象是宇航员司空见惯了的。按瑞利定律，由于大气的散射，白光中的短波

7、成分（蓝紫色）遭到散射比长波成分（红黄色）强烈得多，散射光乃因短波的富集而呈蔚蓝色。所以每当大雨初霁、澄清了尘埃的时候，天空总是蓝得格外美丽可爱，其道理就在这里.旭日和夕阳呈红色，与天空呈蓝色属于同一类现象，由于白光中的短成分被更多地散射掉了，在直射的日光中剩余较多的自然是长波成分了。早晚阳光以很大的倾角穿过大气层，经历大气层的厚度要比中午时大得多，从而大气的散射效应也要强烈得多，这便是旭日初升时颜色显得特别殷红的原因。因为红光透过散射物的穿透能力比蓝光强，因此通常情况下，危险信号灯、交通禁行灯等采用红色，使有关人员在能见度低的情况下，能尽早发现采取措施。当散射粒

8、子的线度大