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眼镜光学技术2—光的吸收、散射和色散康韵

光的吸收、散射和色散教学目标知识要求能力要求思政要求光的吸收光的散射光的色散光的吸收分类光的散射分类光的色散认识光的吸收、散射和色散会解释有关现象耐心、细心、精益求精

光的吸收、散射和色散光的吸收01光束越深入物质，强度将越减弱光的能量被物质吸收光的散射02光向各个方向散射光的色散03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

光的吸收、散射和色散—光的吸收（AbsorptionofLight）一般吸收和选择吸收（normalabsorptionselectiveabsorption）吸收很少，且在某一给定波段内几乎不变。吸收很多，且随波长而剧烈地变化。例如：石英对可见光吸收甚微，但是对3.5~5.0μm的红外光却强烈吸收。一般吸收选择吸收

光的吸收、散射和色散—光的吸收（AbsorptionofLight）朗伯定律能量观点稀溶液：，式中A是一个与浓度无关的常量，C为溶液的浓度。d，为吸收系数

光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）由于介质中存在的微小粒子或分子（气体、液体中随机运动的分子、原子）对光的作用，使光束偏离原来的传播方向或波长发生变化，向四周传播的现象，称为光的散射。光的散射定义

散射不改变原入射光的频率瑞利散射米氏散射光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）散射改变原入射光的频率拉曼散射布里渊散射散射粒子的线度小于光的波长的十分之一散射粒子的线度与光波长同量级或大于光波

光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）英国物理学家瑞利于1899年对小粒子散射又进行了研究透射光散射光检偏器探测器实验发现：从容器侧面看到的散射光，带有青蓝色，透射光则带有红色。瑞利（LordRayleigh,1842-1919）1904年诺贝尔物理学奖获得者

光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）瑞利散射定律?假设白光中波长720nm的红光和波长440nm的蓝光具有相同的强度，问散射光中，蓝光的强度与红光的强度之比为：

光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）米氏散射定律当散射粒子的线度大于十分之几波长，甚至与波长相当时瑞利散射定律不再成立，此为大粒子散射。米－德拜的计算表明，只有球半径满足下列条件时，瑞利散射定律才是正确的云雾是白色的原因点燃的香烟冒出蓝色的烟，但从口中吐出的烟却是白色的

光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）当光通过介质时，不仅介质的吸收使透射光强减弱，由于光的散射也使射入介质的光强按指数形式衰减，因此，穿过厚度为l的介质透射光强为：?为吸收系数，?为散射系数，?+?就称为衰减系数。在很多情况下，?和?中一个往往比另一个小很多，因而可以忽略

光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）1672年牛顿首先利用三棱镜的色散效应把日光分解为彩色光带光的色散光在介质中的传播速度v随波长而异的现象，亦即介质的折射率随着波长而变化为了表征介质折射率随波长的变化快慢程度和趋势，定义为：介质的折射率对波长的导数，介质的色散率dn/d?

光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）正常色散凡在可见光范围内无色透明的物质，它们的色散曲线形式上很相似，其间有许多共同特点，如n随λ的增加而单调下降，且下降率在短波一端更大色散曲线测量不同波长的光线通过棱镜的偏转角，就可算出棱镜材料的折射率n与波长λ之间的依赖关系曲线

光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）当白光通过介质发生正常色散时，白光中不仅紫光比红光偏折的厉害，而且在所形成的光谱中，紫端比红端展得更开。正常色散的经验公式（科希公式）色散率的数值随波长的变化规律？介质的色散率正负？

光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）反常色散对介质有强烈吸收的波段称为吸收带。实验表明，在强烈吸收的波段，色散曲线的形状与正常色散曲线大不相同在吸收带内，折射率随波长的增加而增加，即dn/d?0,与正常色散相反，这种现象称为反常色散

光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）正常色散的观察-牛顿的交叉棱镜法(a)去掉棱镜P2时，观察平面上得到沿水平方向展开的连续光谱AB。去掉棱镜P1时，光谱只沿竖直方向展开。(b)P1和P2材料性质相同时，展开的光谱带呈直线状，与水平面有一定夹角。P1和P2材料性质不同时，两个棱镜对于任意给定波长的谱线所产生的偏向不同，从而