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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,教学目标：,掌握朗伯定律、瑞利定律；理解光的吸收、散射和,色散的特点及相互联系；了解有关现象的经典理论,解释。,内容分析：,第一单元（1）：经典电磁理论中用以解释光与物,质相互作用的电偶极子模型。,第二单元（2）：光的吸收及规律。,第三单元（3）：光的散射及规律。,第四单元（4）：光的色散及规律。,第六章 光的吸收、散射和色散,定义：光通过介质后出现的出射光强小于入射光强的现象。,解释：用经典电磁理论中的振子模型解释：光能 振动能,热能。,21 吸收定律,朗伯定律：,设光通过厚度为,dx,的介质层时，,光强由,I,减少为（,I,dI,），,则有：,成立，,积分可得通过厚度为,L,的介质后的光强,I,，,这就是朗伯定律，式中,a,称吸收系数。,I,0,I,I-dI,dx,x,x+dx,l,X,2 光的吸收,比尔定律：,实验表明：在浓度较低的溶液中，吸收系数,a,与溶液浓度,C,成正,比，,a,=AC,。,A,为与溶液浓度,C,无关的常数，表征物,质的分子特性。,代入,a,与,C,的关系，朗伯定律变形为,:,这称为比尔定律。利用比尔定律通过测量,I,可得溶液的浓度,C,。,22 吸收类型,一般吸收：,a,值很小且不随波长发生明显变化，即呈现所谓,“透明”状态。,选择吸收：,a,值很大且随波长发生急剧变化，即呈现“不透明”,的状态。,吸收普遍存在于一切介质中，任何介质中都可发生两种类,型的吸收，关键取决于波长。,23 吸收光谱,产生连续光谱的光源在通过介质后会产生吸收，所形成的,光谱为吸收光谱，如图65所示。吸收系数大的位置出现谱线,消失。,用 途：物质的定量分析；气象、天文研究。,定义：光通过某些介质时，在偏离正常传播方向上有光出射的,现象。,31 散射类型,1、瑞利散射,发生于混浊介质中。原因是在均匀介质中包含许多线度,比波长更小的、折射率不同的其他物质的微粒。,2、分子散射,发生于表面看来均匀纯净的介质中。原因是介质中分子,密度 起伏破坏了介质的均匀性而导致。,3 光的散射,32 散射定律,正常传播方向上的光强,:,因为散射分散了正常传播方向上的光能量，表现为正常传播方向上光强的减弱，故可用朗伯定律描述：,s,称散射系数，出射光仍为自然光。,散射光的光强,:,设观察方向与正常传播方向之间的夹角为,，散射光强为：,注意，观察面为,X-O-Z,平面，参见图,6-8,。,33 瑞利散射定律,实验表明：散射光中各种波长的能量不是均匀分布的，短,波占有明显优势，即有 的关系成立，这个关系称为瑞利定律。,3、散射光的偏振特性：,在垂直于光束的方向上,（z）观察，散射光为,平面偏振光。其他方向,上（y,c）观察到的是,部分偏振光。,34 分子散射,是由物质分子密度的涨落而引起的，它弱于瑞利散射。,定义：光通过介质时，传播速度随频率而变化，因而不同波长,的光具有不同的折射率值的现象。,41 色散现象与经典电磁理论的矛盾,由麦克斯韦方程组可得：,由此可得 n 与频率,、,波长,无关。,4 光的色散,色散现象的客观存在说明了电磁理论存在缺陷。只有在深入,研究物质原子结构的基础上，才能解释折射率随频率变化的,原因。,物质的色散特性可用角色散率D描述：,对棱镜,表征 关系的存在，即表征物质的色散特性。,42 色散曲线和光谱,实验中用,正交棱镜观察法,测量色散曲线，参见图612。,对棱镜有最小偏向角 ,0,可表示,谱线的移动距离，即谱线可表示出 n之间的关系。,色散曲线：,实验中通过测定不同波长的光对应的,0,，得出n,关系，,即为色散曲线。,插图6-14：,色散曲线的特点：,1、随着波长值的变大，折射率值减小。,2、短波段色散曲线斜率较大，角色散率较大。,3、波长一定，介质的折射率越大，色散曲线斜率越大。,特点：,1、光谱线是非均匀排布的。,2、短波段的角色散率比长波段的大（可比较a、c）。,3、折射率大则角色散率大，光谱展开得宽（比较 a、b）。,色散光谱：,利用摄谱仪拍摄了几种物质的色散光谱如下：,43 色散类型及方程,正常色散：,特点：,波长,变大时，折射率值,n,变小，角色散率,D,变小。,一切无色透明介质在可见光区域均表现为,正常色散。,描述正常色散时,n,与,关系的经验公式为科希方程：,a,、,b,、,c,为由介质特性决定的常数，由实验得出。,当波长变化范围不大时，科希方程可取近似形式：,由上两式可得：,与正常色散曲线、光谱的,特点相吻合。,反常色散：,在某些波段会出现，波长变大时折射率值增大的现象，这,称为反常色散。,反常色散同样是物质的普遍性质。反常色散与选择吸收密,切相关，即在发生物质的选择吸收波段附近出现,反常色散,。请,参见图,6-18,。,描述反常色散下,n,与,关系的经验公式为塞耳迈耳方程：,由此式得：当,0,时，,n,，,这是,塞耳迈耳方程的,一个,较大的缺陷。,
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