13基础物理学第三版第13章光的吸收与散射.ppt

1.掌握朗伯-比尔定律，了解光电比色计和分光光度计的工作原理。 2.了解光散射的概念及规律。 学习目标 第十五章 光的吸收与散射 第一节 光的吸收 光在任何介质中传播时都要发生光的吸收(absorption) 与散射(scattering)，使光的强度减弱。 如图，一束光强为I0的平行单色光通过厚度为l的均匀介质，透射光强为I。 现考虑光通过其中dl薄层的情况：光强由Il→Il?dIl，减少量与厚度dl成正比： ——朗伯定律(Lamber law)。k为吸收系数。 一、光的吸收、朗伯-比尔定律 不同的物质吸收系数k可以相差很大，并且是随波长而变化的。 一般吸收：物质对某些波长范围内的光吸收很少，且在此波段内几乎不变。 选择吸收：物质对某些波长范围内的光强烈地吸收，且随波长变化很大。 而且，实验还发现光通过稀溶液时，吸收系数k正比于溶液的浓度c：k=?c 比例系数?与溶液、波长有关，与浓度无关。 因此： ——朗伯-比尔定律(Lamber-Beer law)。 它是分析化学中经常使用的分光光度计的理论基础。 第一节 光的吸收 当光通过不均匀的透明介质时，除了传播方向的其他方向上都可以有光的出射，形成光的散射 (scattering)。 散射光的生成及其特点，与介质的不均匀性结构有关。由此，散射可分为以下两类：丁达尔 (J. Tyndall) 散射和分子散射。 丁达尔散射：混浊介质中悬浮颗粒呈无规则分布引起的散射。这些不均匀分布的微粒尺寸在光波长（10?7 m）量级。例如光在乳状液、悬浮液、胶体溶液以及含有烟、雾或灰尘的大气中的散射。 分子散射：有些介质从宏观看起来均匀纯净，由于分子密度的局部涨落而引起的散射。这种散射的主体是分子，主要原因是不均匀性。分子散射十分微弱，并且与温度有关。 光的散射 第二节 光的散射 分子散射的散射光频率与入射光相同，叫做瑞利散射。其散射光的强度与光波长的四次方成反比： 设介质的散射系数为h，同时考虑光的吸收和散射时，有关系： 一、瑞利散射定律 第二节 光的散射 光通过液体和晶体时，在散射光中除了有与入射光相同的频率?0的成分外，还伴有频率为?0± ?1、 ?0± ?2…的散射线。 拉曼散射十分微弱，一般为瑞利散射的万分之一。利用高强度激光研究拉曼光谱，可了解介质分子的能级结构，化学组成等。 二、拉曼（Raman）散射 第二节 光的散射 超显微镜观察的是微粒的散射光。 暗视野照明器，透射光不进入视野。从下面射来的光被抛物面集光器表面所反射，形成从侧面聚射于物体的强烈光束，可照亮观察标本，但不直接进入显微镜，因此视场是暗的。 若标本中微粒对光发生散射，在暗背景上看到亮点，这亮点指示了微粒的存在及其位置，观察亮点的运动也就知道了微粒的运动。 三、超显微镜 物镜 散射光 图13－5 超显微镜 第二节 光的散射 * * * * * * * * * *