第六章 光的吸收、散射和色散

第六章第六章 光的吸收、散射和色散光的吸收、散射和色散6-1 电偶辐射对反射和折射现象的解释电偶辐射对反射和折射现象的解释（自学）6-2 光的吸收光的吸收6-3 光的散射光的散射6-4 光的色散光的色散7-5 色散的经典理论色散的经典理论（自学）6-2 光的吸收光的吸收电偶极辐射对反射和折射现象的解释一、一、一般吸收和选择吸收一般吸收和选择吸收所有物质对某些范围内的光是透明的、而对另外一些范围的光却是不透明的，即被吸收掉了。如：石英：可见光是透明的，不透明（红外光）说明对可见光基本不吸收,对红外线吸收.一般吸收:是少量的吸收,如石英对可见光的吸收.选择吸收:是强烈的吸收,如石英对红外光的吸收.任何物质对光的吸收均由这两部分组成.二、朗伯定律：二、朗伯定律：朗伯定律表达式为吸收系数对于不同的物质值是不同的。对于稀溶液来说，正比于溶液的浓度，A是与浓度无关的常数。这时-比尔定律它仅适用于稀溶液对光的吸收。daeII0acAcaAcleII0三、三、吸收光谱：吸收光谱：对于产生连续光谱的光源发出的光，通过有选择吸收的物质之后，某些波长的光被吸收，就形成了吸收光谱。6-3 光的散射光的散射 在光学性质均匀的介质中，或在两介质的分界面上，无论直折、折射、反射，都 仅在一定的方向才可看到光线，在光的传播方向的侧面看不到光。若光通过光学性质不均匀的物质时，可从侧面看到光，（如在黑暗的小屋里，我们可在一侧看到从小孔中射进来的光线），这种现象叫光的散射。因为屋内有尘埃，这时空气是光学性质不均匀的介质。散射也会使光强减弱：是吸收系数，是散射系数 衰减系数lleIeIIsa0)(0as0a一、均匀介质中散射的经典图象一、均匀介质中散射的经典图象 在非均匀介质中存在有大量的其它物质的微粒，如尘埃、烟、雾（液滴）-等。这些杂质微粒线度比光的波长小,相互之间的距离比波长大,排列无规则，在光作用下时,微粒振动而发出的次波,并无固定位相关系,它们的次波是非相干叠加,故在各方向上均可看到它们发出的次级辐射从而形成了散射光.二、散射和反射、漫射和衍射现象之间的区别二、散射和反射、漫射和衍射现象之间的区别 散射：散射时，微粒线度远小于光波长，粒子分布无规则，粒子是次波发射中心，即次波发射中心排列是无规则的。反射：次波发射中心有规则，且物体线度远大于光波长。漫射漫反射：镜面上有不规则的凹凸部分（小镜面）所产生的，这些小镜面线度远大于光的波长。衍射：是由于个别不均匀区域（如小孔、缝）所形成的，不均匀区域线度与光波长相比拟，由上述特征我们可了解，它们之间的不同和区别。三、瑞利散射瑞利散射（不研究散射强度与的关系）瑞利通过对光的散射现象的研究发现了光经过物质散射时：从正侧方向观察，散射光带青兰色，（较小）从对着光看，通过的光较红，即红光被散的较少，定性分析表明：散射光的强度 是光强按波长的分布函数，即波长越小，散射越强，波长越大，散射越弱，这种散射称瑞利散射。因此，信号灯多采用红色，是因为散射弱，穿透能力就强。4f f四、分子散射：四、分子散射：1 定义：定义：在光学性质完全均匀的物质中，光的散射不应该发生，但在某种程度上仍可以观察到散 射光，这是由于物质分子密度的涨落所引起的。由于分子密度的起伏取决于分子的无规则运动所以这种散射称为分子散射2 大气的散射大气的散射 晴朗的天空之所以呈现浅蓝色，也是由于大气的散射。它一部分是由于大气的中悬浮的尘埃的散射，大部分是由于分子密度涨落引起的分子散射，由于分子密度涨落的线度要比尘埃线度小得多，故按瑞利定律 蓝色光比黄光和红光散射更厉害。即散射光中波长较短的蓝色光占优势，所以我们看到天空呈现蓝色。解释蓝天、红霞现象 要是没有大气层，（即可看作真空），就没有散射作用，我们只能看到太阳悬挂在漆黑的空中，宇航员常见的就是这种现象。落日和朝阳为什么是红色，且天空呈蓝色，这是因为这时太阳几乎平行地面，穿过的大气层最厚，所有短波的光都朝侧面散射，仅剩下红光到达观察者，这时接连地面的空气中有大量的尘埃，增强了散射作用，这时，天空为蓝色，云块为红色。正午的阳光为什么是白色？这时太阳光穿过大气层最薄，散射不多，故为白色。6-4 光的色散光的色散 一、色散的定义：色散的定义：在真空中，各种波长的光，均以为c传播，在介质中，不同波长的光，其传播速度不同，因而对不同的光其介质的折射率不同.定义：这种物质折射率随波长不同而发生变化的现象叫光的色散。二、二、色散的分类：色散的分类：正常色散：这是我们通常解的 反常色散：0ddn0ddn三、三、正常色散：正常色散：1定义：即折射率随波长的增加而减小的现象，为正常色散。正常色散是1672年牛顿首先研究发现的。0ddn四、四、反常色散反常色散 1定义：即随波长的增加折射率增大的现象。1862年由鲁氏发现。这就是说：这正好与正常色散相反，称为反常色散。0ddn反常色散与光的吸收 1、孔脱通过研究发现：反常色散是与光的吸收有密切关系，任何物质在光谱某区域有反常色散，则在该区域中光被强烈的吸收。2、反常色散曲线物质为石英可见：正常色散一般吸收 反常色散选择吸收 因此，反常色散是很正常的现象。