光学教程06.ppt

Absorption、 Scattering and Dispersion of Light §6.1 光的吸收 二、朗伯定律 三、吸收光谱 原子吸收光谱的应用举例 §6.2 光的散射 （1）瑞利散射 二.散射应用举例 §6.3 光的色散 二、正常色散与反常色散 2、反常色散 三、正交棱镜观察法 * * 一、一般吸收和选择吸收 一般吸收：在一个波长范围内，若某种媒质对于通过它的各种波长的光波都作等量(指能量)吸收，且吸收量很小，则称这种媒质具有一般吸收 (general absorption)性。 选择吸收：若媒质吸收某种波长的光能比较显著，并且随波长而剧烈地变化，则称它具有选择吸收 (selective absorption)的特性。 任何物质对某些波长范围内的光都是透明的，而对另一些波长范围内的光却是不透明的。 任一物质对光的吸收都由这两种吸收组成。 ⒈朗伯定律 ⒉比尔定律（液体） 光能→振动能→平动能→热能 吸收光谱：具有连续谱的光通过待研究的具有选择吸收的物质，可以观测到在连续光谱的背景上呈现有一条条暗线或暗带，这就是吸收光谱，说明某些波长或波段的光被吸收了。 一般地讲，固体和液体选择吸收的波长范围较宽，称之为吸收带；而稀薄气体选择吸收的波长范围很窄，表现为吸收线。 吸收光谱在化学、国防、气象等部门有广泛的应用。 太阳光谱是典型的暗线吸收光谱，在其连续光谱的背景上呈现有一条条的暗线，称为夫琅禾费谱线。这些谱线是处于较低温度的太阳大气中的原子，对更加炽热的内核发射的连续光谱进行选择吸收的结果。将这些吸收谱线的波长，与地球上已知物质的原子发射光谱进行比较，发现太阳表面层中主要包含有氢、氦，还有钠、氧、铁和钙等60多种元素。氦元素首先就是在太阳光谱中发现的，其英文名称helium，源于希腊文helios，是太阳的意思。 如何探测太阳的元素构成？ 2.分类 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。 一、散射的基本概念 研究线度比光的波长小的微粒的散射问题。 散射光的频率 ＝ 入射光的频率 散射光的强度 称为瑞利散射定律。 由分子密度涨落引起的大气散射称为分子散射，瑞利定律?4反比律的作用更加明显。 （2）分子散射 3.散射和吸收对 光强的影响 Blue sky: 按照瑞利散射定律，白光中波长较短的蓝、紫色光所受到的散射，要比波长较长的红、黄色光强烈得多。散射光将因短波的富集呈蔚蓝色。 白昼天空之亮: 大气散射把阳光从各个方向射向观察者，否则，只看到在漆黑的背景中有一轮光辉夺目的太阳。 雨后天更蓝：大气散射（主要）密度涨落引起的分子散射+（其次）悬浮尘埃的散射，前者的尺度比后者小得多，瑞利?4反比律的作用更加明显。所以，每当雨过天晴的时候，天空总是蓝得格外美丽。 早晚阳光以很大的倾角穿过大气层，经历大气层的厚度要比中午大得多，从而大气的散射效应也要强烈得多，这就是旭日初升时颜色显得特别殷红的原因。 旭日和夕阳呈红色 一、色散的定义 实验表明，不同波长的光在同一媒介中的波速也是不同的，或者说折射率是波长的函数，因而各色光在折射时将折向不同的方向，这是色散现象。 白色光通过棱镜后，就能看到色散现象。 要研究色散，重要的是找 在各波长区的值，或者找出n=f（λ）的函数形式。  1. 正常色散:波长越短折射率越大的色散 柯西方程 经验公式，a、b、c为常数。 一般 色散曲线的特点： ①波长越短，折射率越大； ②波长越短， 越大，角色散率也越大； ③在波长一定时，不同物质的折射率越大， 也越大；  ④不同物质的色散曲线没有简单的相似关系. 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”色散仅是历史上的名词。 *