第6单元 光的吸收、散射和色散.pptVIP

第七章 光的吸收、散射和色散 主讲人：夏立新 河南科技大学 理学院 主 要 内 容 一. 电偶极辐射对反射、折射现象的解释 二. 光的吸收 三. 光的散射 四. 光的色散 五. 色散的经典理论 一、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： 原子内部电荷的运动（电子振子）：核假定不参加运动，准弹力的中心。 分子或原子电荷的振动和整个分子的转动（分子振子）：质量较大的一个粒子可认为不参加运动 总说明：光通过物质，各分子将依次按入射光到达该分子时的位相作受迫振动，在一分了的不同部分，入射光的位相差忽略不计。各分子受迫振动，依次发出电磁波，所有这些次波保持一定位相关系（同惠一原理中次波） 说明1：各向同性均匀物质中的直线传播 所有分子振子在各方向有相同的固说明2：反射与折射 电射与折射是由于两种介质界面上分子性质的不连续性所引起，用同样模型可解释。 说明3：希儒斯特定律 二 光的吸收 ①一般吸收：吸收很少，并且在某一给定波段内几乎是不变的；——可见光（石英） 一、朗伯定律 光矢量 带电粒子受迫振动 为光矢提供的 粒子与其它原子或分子碰撞 振能 平动能 物体发热 光能变热能 二、吸收光谱 连续光通过选择吸收的介质后，用用光计可看出，某些线段或某些波长的光被吸收——吸收光谱。 §3 光的散射 当光通过光学性质不均匀的物质时，从侧向都可以看到光，这现象叫光的散射。 二、散射和反射，漫射和衍射的区别 1.散射与直射、反射及折射的区别——“次波”发射中心排列的不同 散射时无规则，而后者有规则。2.散射与漫反射的区别：——次波中心的排列仍有某些不同的方向性 3.散射与衍射的区别： 衍射：因个别的不均匀区域（孔、缝、小障碍等）所形成的，不均匀区域范围大小≈?。 散射：大量排列不规则的非均匀小“区域”的集合所形成的，非均匀小区域的线度?。 三、瑞利散射 1. 瑞利散射： ? 的微粒对入射光的散射现象。2. 瑞利定律：散射光强度与波长的四次方成反比， 即： I=f (?) ?-4 f (?)——光源中强度按波长的分布函数3.应用：红光散射弱、穿透力强（信号旗、信号灯）→红外线（遥感等） 四、散射光的偏振 四、散射光的偏振 1．对各向同性介质 五、散射光强度 散射光强度相对入射光传播方向是对称的，对于垂直于 入射光束的方向也是对称的。 六、分子散射 由于物质分子密度的涨落而引起的（密度的起伏取决于分子 的无规则运动（有统计意义））叫分子散射。 §7-4 光的色散 一、色散的特点 可用角色散率 表示，棱镜折射而成的色散光谱 是非匀排的光栅产生的衍射光谱是非排的。 二、正交棱镜观察法 三、正常色散与反常色散 §7-5 色散的经典理论 由洛伦兹的经典电子论，得到电磁场频与介电常数的关系，由此得到与折射率的关系，解决了麦克斯韦理论的最初困难（按麦理论， 只与介电常数联系，与 无关），阐明了色散现象。 如果认为 不是恒量， 与有关，那么仍可由麦氏关系 来推得色散方程 。 下面电偶极子模型，即， ， （电极化强度）及外电场之间有联系，唯象解释。 * * ②选择吸收：吸收很多，并且随波长而剧烈地变化。——红外光（3.5～5.0μm） 任一物质对光的吸收都由这两种吸收组成。 从能量观点：朗伯提出假设：光在同一吸收物质内， 通过同一距离时，到达该处的光能量中将有同样百分 比的能量被该层物质吸收。 比尔定律，淡溶液不成立，浓度大，分子间相互作用不可忽略，在比尔定律 成立下，由光在溶液中被吸收的程度，决定溶液的浓度——吸收光谱分析 的原理。 一、非均匀介质中的散射 光学性质的不均匀：（1）均匀物质中散希看折射率与它不同的其它 物质的大量微粒；（2）物质本身的组成部分（粒子）不规律的聚集。 例：尘埃、烟、雾、悬浮液、乳状液、毛玻璃等。 特征：杂质微料的线度一般小于光波长，相互间距大于波长，排列毫 无规则，在光照下的振动无固定位相关系，任何点可看到它们发 出次波的迭加，不相消，形成散射光。 从正侧面，用尼科尔棱镜观察 平面偏振光 从斜侧（侧C）：部分偏振光 X轴：自然光 情况较复杂，平偏光照射某些气体或液体， 从侧向观察， 散