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光的吸收散射和色散2011.
6.1 电偶极辐射对反射和折射现象 的解释
电偶极子模型——可以解释:光在均匀各 向同性物质中直线传播,光在两种物质界 面上的反射定律、折射定律、布儒斯特定 律、光的传播速度……
6.2 光的吸收
6.2.1、朗伯定律
l
吸收系数
dI I
adx
I0
I dx I-dI x
I
I
0
e
al
x
第六章 光的吸收、散射和色散
光通过物质时其传播情况就会发生变化:
⒈ 光束越深入物质,强度将越减弱;
①光的能量被物质吸收——光的吸收; ②光向各个方向散射——光的散射。
⒉ 光在物质中传播的速度将小于真空中 的速度且随频率而变化——光的色散。
——光和物质的相互作用是不同物质 光学性质的主要表现——光和原子中电子 的相互作用.
2. 瑞利定律:散射光强度与波长的四次方成反比,Βιβλιοθήκη 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)
6.3.4、散射光的偏振性
各向同性介质:
入射光是自然光,正侧方
向——线偏振,斜方c ——部分
偏振,正对x ——自然光.
各向异性介质:
入射光是线偏振光,侧向
——部分偏振.
偏振度:
p
I I
y
x
,退偏振度: 1 p
I I
x
y
6.3.5、散射光的强度
散射光的强度
I I cos2
Z
C
,I I ,
y
0
I
I (1 cos2 ) 0
—— CO 与 OX 轴之间的夹角 。
6.3.6、分子散射
色散仅是历史上的名词。
讨论题(6)
1.光通过物质时,它的传播情况会发生 哪些变化?这些变化会表现出哪些现 象?
2.光的吸收、散射和色散三种现象都是 由啥引起的?实质上是由啥引起的?
3.光的吸收有哪两种? 4.朗伯定律和比尔定律的数学表达式为
何?
5.什么是瑞利散射?瑞利定律如何表述? 6.为什么晴朗的天空呈浅蓝色? 7.清晨日出或傍晚日落时,看到的太阳呈红
——朗伯定律
x+dx
I I0e ACl 其中 a A—C—比尔定律
6.3 光的散射
6.3.1、散射的基本概念 (1).定义:当光束通过光学性质不均匀的
物质时从侧向却可以看到光的现象,称为 光的散射。
(2). 规律:
I I e I e (0s )
l
0
0
吸收系数 散射系数
色,这是什么缘故?
8.红光和蓝光通过薄雾时,谁的散射较强? 9.光的色散有哪两种?显示色散最清楚的方
法是什么?
10.柯西方程是怎样表示的?孔脱定律是如 何表述的?
0
s
= + -衰变系数
s
0
6.3.2、散射和反射、漫射和衍射现象的区别
散射和反射的区别:散射是无规则的, 直射、反射和折射时是有规则的。
散射和衍射的区别:衍射是由于个别的 不均匀区域所形成的,散射是由大量排 列不规则的非均匀的小“区域”的集合 所形成的。
6.3.3、瑞利散射
1. 瑞利散射:l < 的微粒对入射光的散射现象。
(2)波长愈短,dn/d愈大,因而角色 散率也愈大;
(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:波长越短,折射率越小的色散.
孔脱定律:反常色散总是与光的吸收有密
切联系。
“反常”色散实际上也是很普遍的,
“反常”并不反常,“反常”色散和“正常”
晴朗的天空呈浅蓝色、清晨日出和傍
晚日落太阳呈红色。
白昼的天空是亮的、云雾呈白色等。
6.4 光的色散
一、色散的特点——角色散率
二、正常色散和反常色散
正常色散
na b c
2 4
精度要求不高, 波长变化范围不大
na b
2
材料的色散关系
dn
d
2b
3
色散曲线的特点:
(1)波长愈短,折射率愈大;