光的吸收散射和色散

《光的吸收散射和色散》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光的吸收散射和色散（24页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

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 general absorption ） ：除 真 空 外 ， 所 有 物 质 对

2、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 （ selective absorption） ：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 . 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

3、 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 . dII dxIdI dxIdI adaII a 0 0lnln0 daeII 0为 吸 收 系 数a朗 伯 定 律 的 数 学 表 达 式 :ACLeII 0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 (absorption spectrum):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

4、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 . Link 6.2 光 的 散 射 关 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

5、 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 （ molecular scattering） :瑞 利 散 射 （ Rayleigh scattering） :米 氏 散 射 （ Mie scattering） : 有 时 表 面 上 看 来 纯

6、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 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 4 1/4,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

7、 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 （ 或 者 说 折 射 率 n=c/） 随 波 长 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 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

8、 散 曲 线测 量 不 同 波 长 的 光 线 通 过 棱 镜 材 料 的折 射 率 n与 波 长 之 间 依 赖 关 系 曲 线 link 6.2 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

9、 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 . link 6.2 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 收 线 （ 带 ） ，n急 剧 加 大 .

10、（ 2） 总 的 趋 势 是 曲 线 随 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） =0时 ,任 何 物 质 的 折 射 率 n都 等 于 1,对 于 极 短 波 （ 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

11、 彩 虹 (Rainbows)Please K ill The Rainbow Back Absorption spevtrum Back 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 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 4 1/4,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 2米 德 拜 的 散 射 理 论 证 明 ： 只 有 在 k0.3时 ， 瑞 利 定 律 正 确 .当 k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 Back