光的吸收散射和色散课件.pptVIP

第四章光的吸收散射和色散第三章光的吸收、散射和色散

前面三章重点讨论了光的传播的一些特性，这章开始讨论光与物质的相互作用。这类现象的研究有两方面的意义：一方面进一步了解光的本性，另一方面可得到许多有关物质结构的信息。2第三章光的吸收、散射和色散

光射入媒质，主要发生两个方面的变化：①强度逐渐减弱吸收和散射②速度小于，且随变化色散本章定性讨论光的吸收，散射和色散现象及其经典解释。光与物质相互作用的严格理论由量子力学与量子电动力学讨论。3第三章光的吸收、散射和色散

4-1分子光学的基本概念一电偶极子模型光物质，物质中分子，原子或离子中电荷在作用下受迫振动。分子看作作简谐振动的电偶极子理想模型振子在振动时，发射次级电磁波。此模型是粗略的，却有一定的实验基础（如高温低压气体会发射或吸收特定频率的光波），也能定性解释一些现象，并为用量子理论解释作准备。第三章光的吸收、散射和色散

4-1分子光学的基本概念二对反射和折射现象的初步解释“次波合成”（阅书P378）第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收除了真空，没有一种物质对电磁波是绝对透明的，光进入物质，使带电粒子受迫振动，一部分光能振动能分子碰撞平均动能。使分子热运动能量增加，即光能转化成热能，光能减少吸收。第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收一吸收的线性规律1.朗伯定律光通过实验表明，在相当广阔的光强范围即：比例系数与光强无关（对给定波长）该物质的吸收系数第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收若光通过厚度为的媒质朗伯定律（J.H.Lambert，1729）亦称为布格尔定律（P.Bouguer，1729）第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收2.比尔定律实验证明：当光被透明溶剂中溶解的物质所吸收时，与浓度成正比。是一个与浓度无关的常数。（表征吸收物质的分子特性）比尔定律它适用于浓度不太大的情况。这是吸收光谱分析的原理。第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收3.说明光吸收的线性规律（如上）：在光强不太强时(Laser出现以前)相当精确，Laser发明后，人们获得了光强比原来大几个乃至十几个数量级的光源，光和物质的非线性作用显示出来非线性光学。这时，?将与其它许多系数(如n)一样，与电、磁场或光强有关，朗伯定律不再成立。第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收二光的吸收与波长的关系1.普遍吸收（一般吸收）：某物质对各种波长的光的吸收程度几乎相等，即与无关（如空气，纯水，无色玻璃等在可见光范围内）可见光范围内普遍吸收光通过媒质只改变强度不改变颜色。2.选择吸收：物质对某些波长的光的吸收特别强烈。对可见光的选择吸收，会使白光彩色光第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收绝大部分物体呈现颜色，都是其表面或体内对可见光的选择吸收的结果。选择吸收是光与物质作用的普遍规律，对广阔的电磁波谱而言，普遍吸收的媒质不存在。如地球大气对可见光和的紫外线透明。的紫外线被臭氧强烈吸收。对红外线，大气只是在某些狭窄波段内透明大气窗口。这里吸收物质是水蒸汽。研究“大气窗口”的变化在红外技术和气象预报中应用广泛。第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收三吸收光谱1.光谱实验：观测物质对光的选择吸收。吸收物质分光计可调谐扫描激光（染料）第三章光的吸收、散射和色散

2.吸收光谱Na蒸气吸收光谱14第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收具有连续谱的光通过吸收物质后再经光谱仪分析，显示出某些波段或某些波长的光被吸收吸收光谱。同一物质的发射光谱和吸收光谱之间有对应关系。物质的发射和吸收光谱有三种：线光谱（原子气体），带光谱（分子气体，液体，固体）和连续光谱。第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收3.应用灵敏度很高，混合物或化合物中极少量原子含量的变化，会在光谱中反映出吸收系数很大的改变光谱分析（理论研究和生产、生活）。历史上靠这种方法发现了铯，铷，铊，铟，镓等新元素。第三章光的吸收、散射和色散

4-2光的吸收He元素的发现：1868(法)严森在太阳光谱中发现一些不知来源的暗线（吸收线），英国天文学家洛克厄把这一现象解释为存在一种未知元素，取名为氦(源于希腊文太阳之意)。此元素直到1894年才被英国化学家莱姆赛从钇铀矿物蜕变出的气体中发现，说明地球上也存在He。第三章光的吸收、散射和色散

4-3光的散射散射是一种普遍存在的光学现象。在光通过各种浑浊介质时，有一部分光会向四方散射，沿原来的入射或折射方向传播的光束减弱了，即使不迎着入射光束的方向，人们也能够清楚地看到这些介质散射的光。这种现象就是光的散射。下图是1984年9月北京天安门广场激光表演调试时的照片。我们能看到划破夜空，射向天空的激光，就