光的吸收、色散和散射.ppt

一 光的散射现象 在不均匀媒质中，从侧面能看到光束轨迹，这是媒质中的不均匀性使光线朝四面八方散射的结果 散射现象。 总的： ：散射系数 ：衰减系数 光的散射 二 散射与媒质不均匀性的关系 ①均匀媒质：受迫振动发出的相干次波，相干叠加结果只剩下遵从几何光学规律的光线，沿其余方向振动完全抵消。 散射的经典图像 光的散射 ②不均匀媒质：（均匀物质中散布着n与它不同的大量其它物质微粒或物质本身组成部分(粒子)不规则聚集），不均匀性达到波长量级，在光波作用下成为差别较大的次波源。这些次波(不)相干叠加结果，与均匀媒质不同，除了按几何光学规律传播的光线外，其它方向或多或少也有光线存在 散射光。 光的散射 若不均匀团块尺度 ，散射又可看成是在这些团块上的反射和折射。 光的散射 按不均匀团块的情况，散射可分为两大类： (1)悬浮质点的散射：如胶体，乳状液，含有烟雾、尘埃的大气等。 (2)分子散射：分子热运动造成密度的局部涨落引起的散射。 如：十分纯净的液体或气体，也能产生较微弱的散射。 物质处在临界点时密度涨落很大，会发生强烈的分子散射 临界乳光。 光的散射 三 瑞利散射 天空为什么是蓝色的？ 云朵为什么是白的？（米氏散射，水滴与波长比拟） 朝（晚）霞为什么是红的？ 1.瑞利散射（Rayleigh） 线度小于光波长的微粒（散射体）对光的散射现象 瑞利散射。 光的散射 散射光强 此定律说明，散射光中短波占优势，故白光的散射呈青蓝色，而通过散射物的光呈红色，这就是红光穿过薄雾能力强的原因（信号灯或信号旗用红色）红外线则更强（红外遥感）。 注意此定律只适用于尺度 的小颗粒散射。 2.瑞利定律（1871年） 光的散射 假定白光中波长为 的红光与 的蓝光具有同样的强度，问在散射光中两者的比例是多少？ 例 解： 白光散射可看到青蓝色 1908和1909年，米(Mie)和德拜(Debye)以球形质点(半径 )为模型作了计算，只有 时，瑞利定律才成立，当 较大时，散射强度几乎与波长无关（米氏散射）。 光的散射 四 大气散射自然现象的解释 （若无大气，白昼天空是光辉夺目的太阳悬挂在 漆黑的背景中 宇航员是司空见惯了的） 1.白昼天空是亮的 大气散射阳光的结果。 2.天空呈蓝色，旭日和夕阳呈红色。 3. 为什么点燃的香烟冒出的烟是淡蓝的，而吸烟者口中吐出的烟却呈白色？ 光的散射 3.白云 云由水滴组成，其 ，瑞利定律不适用，其产生的散射与波长关系不大（米氏散射），故云雾呈白色 。 蓝色 人 朝 晚 光的散射 大气散射一部分来自悬浮的尘埃，另一部分来自密度涨落引起的分子散射，后者尺度比前者小得多，故瑞利定律的作用更明显。所以雨过天晴，天空总是格外蓝。 五 散射光的偏振状态 光源发出自然光，在垂直于入射光的方向上，散射光是线偏振光，在原入射方向上，散射光仍是自然光，沿斜方向观察，散射光是部分偏振光。 光的散射 * 散射光的偏振性 * 散射光偏振性的应用 例1. 南北极探险用： “太阳罗盘”（利用阳光散射的偏振性）辨别方向（因磁罗盘在南北极无用） 例2. 蜜蜂靠天空光的偏振性辨别方向（蜜蜂的眼睛中有对偏振敏感的器官） 七 拉曼散射 1.现象 瑞利散射不改变频率。1928年喇曼和曼杰利什塔姆在液体和晶体散射中发现，散射光中除有与入射光的原频率ω0相同的瑞利射线外，谱线两侧还有频率为ω0 ± ω1，ω0 ± ω2 ，等散射线存在，这种现象称为拉曼散射。（前苏联称联合散射） 光的散射 2.实验 摄谱仪 水 汞弧灯 侧面 玻璃管 柱形透镜 ：散射物质 正面 光的散射 3.拉曼光谱的特征 ①在每条原始入射谱线 两旁都伴有频率差 相等的散射谱线。在长波一侧的 称为红伴线或斯托克斯线。在短波一侧的 称为紫伴线或反斯托克