第4章,光的吸收、散射和色散2N.pptVIP

* * 1　朗伯定律 dx I I-dI I0 I L x 吸收系数?与波长和介质本身性质有关，与入射光强无关。 物理意义：单位长度上的光强吸收率，“－”号表示随吸收层厚度增加光能量减少。 微分式： 积分式： 2　比尔定律 实验表明：在稀溶液中( ) 二、光的散射 　　光波在透明介质中传播时，有部分光波偏离原来的传播方向而向四面八方传播的现象叫光的散射。 ２.衍射与散射的区别： 　　衍射是由于个别的不均匀区域（如孔、缝或障碍物等）所形成的，这些不均匀区域范围的大小一般可与波长相比拟。 　　散射则是由于大量排列不规则的非均匀的小“区域”的集合形成的，这些非均匀小区域的线度一般比波长小。 １.光散射的原因 3．瑞利散射 实验 白光通过浑浊物质时，沿z 方向，散射光呈 青蓝色，沿x方向，散射光呈红色。 瑞利公式 紫光的散射强度大约是红光的10倍。 散射光强度 4．散射光的强度 设I0为沿入射自然光 x 方向的散射光强度， 则从CO方向观察到散射光强度为 散射光强度在Oxz平面内按方向分布曲线图。 5.光的散射分类 一类：散射光的波长不发生变化，如瑞利散射，米氏散射； 另一类：散射光波长发生了变化，如拉曼散射，布里渊散射，康普顿散射。 ①　非纯净介质中的光散射 如空气中的尘埃、烟雾、小水滴，还有乳浊液、胶体等。 1）小颗粒散射（颗粒线度a0.3?/2?) 散射规律：a）?不变； 　　　　　　b）I??4（是瑞利散射） 　　　　　　c）散射光强分布满足： 　　　　　　 2）大颗粒散射（a??) 米氏散射：光强与?关系不明显。 例如白云为什么呈白色；吸烟时烟头冒出的烟呈蓝色，而嘴里冒出的烟却呈白色。 散射光是部分偏振光，偏振度与颗粒大小、形状都有关。 ②　纯净介质中的分子散射 由于纯净介质中分子的无规则热运动，使得分子密度出现涨落发生的散射叫分子散射。 解释现象： 晴朗的天空是蓝的； 白昼的天空是亮的； 日出或日落看到的太阳呈红色，而正午时呈白色。 地球 大气层 正午 晨曦 傍晚 三、光的色散 光的色散：物质的折射率随波长改变的现象称为光的色散，也称折射色散。 广义色散：某一物理量是波长（或频率）的函数。 色散率： 1 正常色散（ dn/d? ＜0） 柯西公式： 一般小波段范围内，取前两项： 两边微分： 正常色散特点： （1）波长愈短，折射率愈大； （2）波长愈短，dn/d?愈大（斜率大）； （3）在波长一定时，不同物质的折射率愈大， dn/d?也愈大； （4）不同物质的色散曲线没有简单的相似关系。 2 反常色散（ dn/d? ＞0） 吸收带：光被强烈吸收的波段。 任何一种物质都有多个吸收带，故有多个正常色散和反常色散区域。 3 相速度与群速度 1）相速度 单色平面波 令相位(?t-kz)=恒量 两边微分 波速： 代表恒定相位向前移动的速度，所以又称相速。 2）群速 　　实际光波可视为由多个不同频率单色波叠加而成，各单色波以不同的相速v=?/k传播。 　　考虑最简单情况：两列振辐相等，振动方向相同，频率和波长相差很小，均沿z方向传播的单色平面波叠加而成的波群。 令 合成波 即合成波为频率为?，振幅随t缓慢变化的余弦波。波形图上形成波包。波包向前传播的速度即等振幅面向前推进的速度称为群速。 同理，令 两边微分： 群速： 振幅 3）相速、群速关系 （瑞利群速公式） 使用时，直接删除本页！ 精品课件，你值得拥有！ 精品课件，你值得拥有！ 使用时，直接删除本页！ 精品课件，你值得拥有！ 精品课件，你值得拥有！ *