光的吸收色散散射ok

1、 光與物質(zhì)相互作用光與物質(zhì)相互作用 0( )zI zI e-朗伯定律朗伯定律(J.H. Lambert)比爾（比爾（Beer）定律）定律I與 無關(guān)dzII-dII0IzZdIIdz0AClII eCA溶液濃度， 與濃度無關(guān)的常數(shù)，取決于吸收物質(zhì)的分子特性AC比爾定律在每個分子的吸收本領(lǐng)不受周圍鄰近分子影響時成立比爾定律在每個分子的吸收本領(lǐng)不受周圍鄰近分子影響時成立溶液的濃度溶液的濃度非線性光學(xué)非線性光學(xué)郎伯郎伯定律成立定律成立3一般吸收：一般吸收：介質(zhì)對某些波長范圍光輻射的均勻吸收。介質(zhì)對某些波長范圍光輻射的均勻吸收。 選擇吸收選擇吸收：介質(zhì)對某些波長范圍的劇烈吸收。：介質(zhì)對某些波長范圍的劇烈

2、吸收。特點：吸收系數(shù)很大。特點：吸收系數(shù)很大。 u對于可見光波段，普遍吸收意味著光波透過該介質(zhì)時不變色，對于可見光波段，普遍吸收意味著光波透過該介質(zhì)時不變色，選擇吸收則意味著光波透過該介質(zhì)時的顏色將發(fā)生改變。選擇吸收則意味著光波透過該介質(zhì)時的顏色將發(fā)生改變。u任何物質(zhì)，既存在普遍吸收，又存在選擇吸收。不同物質(zhì)對任何物質(zhì)，既存在普遍吸收，又存在選擇吸收。不同物質(zhì)對不同波長范圍的光輻射具有不同的吸收特性。不同波長范圍的光輻射具有不同的吸收特性。 特點：吸收系數(shù)很小，特點：吸收系數(shù)很小，幾乎與波長無關(guān)4大氣層對電磁輻射的吸收曲線大氣層對電磁輻射的吸收曲線“大氣窗口大氣窗口”: 可見、紫外可見、紫外(

3、300nm)、狹窄的紅外波段、狹窄的紅外波段棱鏡、透鏡棱鏡、透鏡紫外：石英紫外：石英紅外：鹵化物晶體紅外：鹵化物晶體 選擇性吸收是物體呈現(xiàn)顏色的主要原因選擇性吸收是物體呈現(xiàn)顏色的主要原因體色：物體由于選擇吸收而呈現(xiàn)的顏色。體色：物體由于選擇吸收而呈現(xiàn)的顏色。表面色：由于物體表面的選擇反射形成表面色：由于物體表面的選擇反射形成紫外光譜儀紫外光譜儀紅外光譜儀紅外光譜儀Au考慮介質(zhì)的吸收，介質(zhì)的光學(xué)性能需由折射率n及吸收系數(shù)兩參數(shù)來反映00exp()exp()EEitkzEitnzcn nni0exp()EEitnzc%0exp()zcE eitnzc22*0zcIEEEe 0zII e2c復(fù)折射率

4、復(fù)折射率的實部決定了介質(zhì)中的光速的實部決定了介質(zhì)中的光速v=c/n，虛部反，虛部反映了介質(zhì)對光的吸收映了介質(zhì)對光的吸收7具有連續(xù)光譜分布的光，通過吸收介質(zhì)之后，某些波段或某些波長成具有連續(xù)光譜分布的光，通過吸收介質(zhì)之后，某些波段或某些波長成分的光能量被介質(zhì)部分或全部吸收，原來連續(xù)分布的光譜中將出現(xiàn)一些分的光能量被介質(zhì)部分或全部吸收，原來連續(xù)分布的光譜中將出現(xiàn)一些暗暗區(qū)或暗線區(qū)或暗線。 吸收光譜吸收光譜暗線暗線單色儀單色儀入射光（白光）入射光（白光）吸收體（樣品）吸收體（樣品）透射光透射光入射狹縫入射狹縫出射狹縫出射狹縫光電探測器光電探測器記錄儀器記錄儀器I吸收光譜吸收光譜ddII x8帶狀光譜

5、帶狀光譜：由于物質(zhì)分子或原子間相互作用的影響，一般情況下，流體、：由于物質(zhì)分子或原子間相互作用的影響，一般情況下，流體、固體物質(zhì)的吸收波段很寬，吸收光譜為具有一定寬度的帶狀分布。固體物質(zhì)的吸收波段很寬，吸收光譜為具有一定寬度的帶狀分布。線狀光譜線狀光譜：稀薄氣體的吸收波段很窄，吸收光譜為一系列細(xì)銳的暗線。：稀薄氣體的吸收波段很窄，吸收光譜為一系列細(xì)銳的暗線。 9色散色散：介質(zhì)的折射率隨波長（頻率）而變化：介質(zhì)的折射率隨波長（頻率）而變化 色散率：色散率：dn/d ，介質(zhì)的折射率隨波長的變化率，介質(zhì)的折射率隨波長的變化率 正常色散：正常色散：dn/d 0： 出現(xiàn)于介質(zhì)的選擇吸收光譜區(qū)域出現(xiàn)于介質(zhì)

6、的選擇吸收光譜區(qū)域光的色散光的色散10 正常正常色散色散常用光學(xué)材料的正常色散曲線常用光學(xué)材料的正常色散曲線n (nm)螢石螢石冕牌玻璃冕牌玻璃石英玻璃石英玻璃輕火石玻璃輕火石玻璃重火石玻璃重火石玻璃100008006004002001.401.501.801.601.70給定介質(zhì)：給定介質(zhì)： ，則，則n，dn/d 正常色散柯西經(jīng)驗公式：正常色散柯西經(jīng)驗公式：42CBAnA，B，C：與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)：與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)波長變化范圍不太大時：波長變化范圍不太大時： 2BAn色散率：色散率： 32Bddndn/d 0介質(zhì)的色散和吸收曲線介質(zhì)的色散和吸收曲線n 0 色散色散吸收吸收1012全部色散曲線

7、：由全部色散曲線：由各波段的正常色散曲線與反常色散曲線相間分布構(gòu)成各波段的正常色散曲線與反常色散曲線相間分布構(gòu)成 折射率在相鄰兩個選擇吸收帶之間隨波長增大呈單調(diào)降；折射率在相鄰兩個選擇吸收帶之間隨波長增大呈單調(diào)降； 每個選擇吸收帶處折射率發(fā)生突變，且長波一側(cè)折射率急劇增大；每個選擇吸收帶處折射率發(fā)生突變，且長波一側(cè)折射率急劇增大； 隨著波長的增大，各吸收帶之間的曲線抬高；隨著波長的增大，各吸收帶之間的曲線抬高； =0時，對于任何介質(zhì)，時，對于任何介質(zhì)，n=1。波長較小時，如。波長較小時，如g g 射線和射線和X射線，射線，n 0時，對上式進一步作級數(shù)展開，并取二級近時，對上式進一步作級數(shù)展開，

8、并取二級近似：似： 202022/1121211bbn4240202221CBAbbbn由塞耳邁耶公式導(dǎo)出柯西公式由塞耳邁耶公式導(dǎo)出柯西公式光束（激光束、放電影等）光束（激光束、放電影等）藍天、白云、紅太陽藍天、白云、紅太陽白色的浪花白色的浪花 p振蕩電偶極子電磁振蕩電偶極子電磁輻射強度的角分布輻射強度的角分布I( ) 在入射光的激勵下，在入射光的激勵下，媒媒質(zhì)分子中的電子作受迫質(zhì)分子中的電子作受迫振動。振動。這可視之為振動這可視之為振動的電偶極子，它向周圍的電偶極子，它向周圍輻射電磁波（次波輻射電磁波（次波）由于由于媒質(zhì)不均勻媒質(zhì)不均勻等原因，次波源的振幅不同，相位等原因，次波源的振幅不同，

9、相位也有差別也有差別，它們發(fā)的次波它們發(fā)的次波相干疊加相干疊加的結(jié)果的結(jié)果就形成了就形成了各方向都有的各方向都有的散射光。散射光。22分子散射分子散射散射的特點與介質(zhì)不均勻團塊的性質(zhì)有密切的關(guān)系散射的特點與介質(zhì)不均勻團塊的性質(zhì)有密切的關(guān)系臨界乳光臨界乳光廷德爾散射廷德爾散射23lsIIe0（ s：散射系數(shù)）散射系數(shù)） 介質(zhì)因散射和吸收對透射光強的減弱具有類似的規(guī)律介質(zhì)因散射和吸收對透射光強的減弱具有類似的規(guī)律 注意：對于一般介質(zhì)，如果同時存在者散射和吸收，且吸收系數(shù)為注意：對于一般介質(zhì)，如果同時存在者散射和吸收，且吸收系數(shù)為a a，則實，則實際透射光強度為：際透射光強度為： lsIIe0說明：通過測量透射光強與入射光強之比值所得到的介質(zhì)的損耗系數(shù)中，說明：通過測量透射光強與入射光強之比值所得到的介質(zhì)的損耗系數(shù)中，同時包含了吸收和散射的貢獻。同時包含了吸收和散射的貢獻。 散射定律散射定律散射體的尺度比波長小散射體的尺度比波長小441( )I米散射米散射較大微粒的散射較大微粒的散射0.320kaa波長依賴性不明顯波長依賴性不明顯藍天、紅太陽藍天、紅太陽白色的浪花，白色的浪花，白云白云Light from the sunAir米，徳拜米，徳拜瑞利散