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6.1光的吸收6.1.1吸收定律与复折射率√6.1.2吸收与波长的关系√6.2光的色散6.2.1色散概念及其规律√6.2.2光的相速与群速√6.3光的散射6.2.2瑞利散射米氏散射和大粒子散射√6.2.2拉曼散射√单击此处添加大标题内容第六章光的吸收色散和散射廷德尔散射

6.1光的吸收吸收定律吸收定律与复折射率光的吸收——光通过介质后出现的出射光强小于入射光强的现象。设光通过厚度为dx的介质层时，光强由I减少为I+dI，dI0，光强的相对减少量与吸收层的厚度成正比。布格-朗伯定律

α—为吸收系数。设x=0时,I=I0。对上式积分得光强按指数规律衰减，该式就是布格-朗伯定律的数学描述。定义：I0II＋dIdxxx+dxlx（1729年布格发现,1760年朗伯描述）

2.比尔定律实验表明：在浓度较低的溶液中，吸收系数?与溶液浓度C成正比，?=A·C。A为与溶液浓度C无关的常数，表征物质的分子特性。于是朗伯定律可书为（比尔定律）二、吸收与介质折射率的关系——复折射率在不考虑介质对光的吸收时,光学介质的折射率为此时平面波在介质中的行波方程（波函数）为

当考虑介质的吸收时，波在介质中传播振幅要衰减。折射率应视为复数：吸收系数为——振幅衰减系数。行波方程则书为非吸收部分表示相速和色散对比表示介质吸收

吸收与波长的关系一般吸收与选择吸收一般吸收：?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：?值很大且随波长发生急剧变化，即呈现“不透明”状态。除了真空以外，吸收普遍存在于一切介质中，任何介质都可发生两种类型的吸收，关键取决于波长。选择吸收是电磁波与物质相互作用的普遍规律，而一般吸收只具有相对意义。

二、吸收光谱吸收光谱——产生连续光谱的光源所发的光，在通过介质后产生吸收所形成的光谱。线状光谱——在吸收光谱中出现了吸收线。带状光谱——在吸收光谱中出现了吸收带。水的吸收光谱添加标题添加标题添加标题

原子气体吸收一般为线状光谱，且吸收线的位置恰好是该气体发射光谱的谱线位置！固体、液体、分子气体吸收一般为带状光谱。同一物质发射光谱和吸收光谱之间存在相当严格的一一对应关系。即：某种物质自身发射哪些波长的光，它就强烈地吸收那些波长的光。010302

几种物质较强的夫琅和费吸收谱线

§6.2光的色散§6.2.1色散概念及其规律一、色散的概念色散——光通过介质时，传播速度随光的频率而变化，而不同波长的光具有不同的折射率的现象。色散曲线——折射率随波长变化的曲线。——色散率（折射率随波长的变化率）。二、正常色散折射率n与波长λ的关系是很复杂的，所以色散曲线一般由实验测得。

几种常见光学材料的色散曲线

正常色散时折射率随波长的增加而单调下降（波长越长色散率越小）一般取前两项，近似为微分上式得介质的色散率为（使用中取前两项已足够精确）一切无色透明介质在可见光区域均表现为正常色散。正常色散的经验公式（柯西公式—经验公式）

三、反常色散反常色散——某些波长段折射率出现随波长增大而增大的现象。反常色散同样是物质的普遍性质（反常色散不反常）。反常色散与选择吸收密切相关，即发生于物质的选择吸收波段附近。描述反常色散下n与?的经验公式为塞耳迈耶尔方程A——常数；λ0——介质分子固有振动的波长。

石英晶体在红外区域中的反常色散特性曲线反常色散章节一

某种物质的全部色散曲线01

理想平面单色波的行波方程为相速与群速的概念式中v为波速，称之为相速度，等相面（相位相同的点构成的面）的速度，等相位点往前推进的速度。相速度是单色波所特有的一种速度。实际光波是多个单色波的叠加，故绝对单色波不存在。实际光波在真空中（无色散的介质中）传播时，各单色光以相同的速度传播，都等于相速度。光在真空传播时，各单色波的合成波波形保持不变光的相速与群速

实际光波在有色散的介质中传播，各单色光不会以相同的速度传播。合成波（波群）的波形在传播过程中发生形变其现象和前面讨论过的光学拍现象相似。E1tE2tEt

群速度——等幅面（包络面上相同点构成的面）的传播速度。仍以光学拍现象讨论（结果可推广）等幅面：等相面：两式两边微分得群速度相速度在真空中群速度等于相速度群速度可以超光速

6.3光的散射添加标题光的散射——光通过某些介质（光学性质不均匀）时，在偏离正常传播方向上有光出射的现象。1添加标题光学性质不均匀：介质中的杂质微粒或介质本身的不均匀结构或分子的涨落。2单击此处添加小标题产生