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1、第六章第六章 光的吸收、散射和色散光的吸收、散射和色散6.1 6.1 電偶極輻射對(duì)反射和折射景象的解釋電偶極輻射對(duì)反射和折射景象的解釋6.2 6.2 光的吸收光的吸收6.3 6.3 光的散射光的散射6.4 6.4 光的色散光的色散6.5 6.5 色散的經(jīng)典實(shí)際色散的經(jīng)典實(shí)際 6.1 電偶極輻射對(duì)反射和折射景象的解釋 6.2 光的吸收 6.3 光的散射 6.4 光的色散 6.5 色散的經(jīng)典實(shí)際光的吸收、散射和色散都是光與物質(zhì)的相互作用,光的吸收、散射和色散都是光與物質(zhì)的相互作用,真空中無(wú)這些景象。真空中無(wú)這些景象。吸收吸收光能在媒質(zhì)中轉(zhuǎn)化為熱量光能在媒質(zhì)中轉(zhuǎn)化為熱量散射散射光向側(cè)向傳播光向側(cè)向傳
2、播色散色散在媒質(zhì)中傳播速度隨頻率變化在媒質(zhì)中傳播速度隨頻率變化6.2 6.2 光的吸收光的吸收普通吸收普通吸收吸收比較弱,根本不隨波長(zhǎng)而變化。吸收比較弱,根本不隨波長(zhǎng)而變化。選擇吸收選擇吸收吸收比較強(qiáng),隨波長(zhǎng)發(fā)生急劇變化。吸收比較強(qiáng),隨波長(zhǎng)發(fā)生急劇變化。一、普通吸收和選擇吸收一、普通吸收和選擇吸收自然界的物質(zhì)都具有選擇吸收,理想的普通吸收不存在,自然界的物質(zhì)都具有選擇吸收,理想的普通吸收不存在,只能在一小段范圍內(nèi)。只能在一小段范圍內(nèi)。 I普通吸收區(qū)域普通吸收區(qū)域選擇吸收區(qū)域選擇吸收區(qū)域二、朗伯定律二、朗伯定律強(qiáng)度為強(qiáng)度為I0 I0 的平行光束進(jìn)入厚度為的平行光束進(jìn)入厚度為l l的均勻物質(zhì)后,的
3、均勻物質(zhì)后,強(qiáng)度變?yōu)椋簭?qiáng)度變?yōu)椋?吸收系數(shù),單位吸收系數(shù),單位cm-1cm-1朗伯定律朗伯定律化學(xué)上:化學(xué)上:lCAeII0CC溶液濃度溶液濃度A A 與溶質(zhì)性質(zhì)有關(guān)與溶質(zhì)性質(zhì)有關(guān)leII0I0I0l lI1.與媒質(zhì)有關(guān)與媒質(zhì)有關(guān)2.與波長(zhǎng)有關(guān)與波長(zhǎng)有關(guān)普通吸收區(qū)域普通吸收區(qū)域小,根本不變小,根本不變 選擇吸收區(qū)域選擇吸收區(qū)域大,隨波長(zhǎng)急劇變化大,隨波長(zhǎng)急劇變化三、吸收光譜三、吸收光譜朗伯定律是吸收光譜的根本原理。入射的有延續(xù)波長(zhǎng)分布朗伯定律是吸收光譜的根本原理。入射的有延續(xù)波長(zhǎng)分布的光,透過(guò)物質(zhì)后,在選擇吸收區(qū)域,在有些波長(zhǎng)范圍被的光,透過(guò)物質(zhì)后,在選擇吸收區(qū)域,在有些波長(zhǎng)范圍被劇烈吸收,構(gòu)
4、成吸收光譜劇烈吸收,構(gòu)成吸收光譜反映原子、分子構(gòu)造特征反映原子、分子構(gòu)造特征原子光譜、紅外光譜原子光譜、紅外光譜6.3 6.3 光的散射光的散射光的散射光的散射光束經(jīng)過(guò)光學(xué)性質(zhì)不均勻的物質(zhì)時(shí),光束經(jīng)過(guò)光學(xué)性質(zhì)不均勻的物質(zhì)時(shí), 向側(cè)向傳播的景象。向側(cè)向傳播的景象。原傳播方向上的光強(qiáng):原傳播方向上的光強(qiáng):lleIeIIsa00 aa吸收系數(shù),吸收系數(shù), ss散射系數(shù)散射系數(shù)一、非均勻介質(zhì)中的散射一、非均勻介質(zhì)中的散射微粒散射微粒散射折射率不同,無(wú)規(guī)那么陳列,折射率不同,無(wú)規(guī)那么陳列,尺度小于波長(zhǎng),彼此間間隔尺度小于波長(zhǎng),彼此間間隔大于波長(zhǎng)。大于波長(zhǎng)。分子散射分子散射物質(zhì)分子不規(guī)那么聚集物質(zhì)分子不規(guī)
5、那么聚集二、散射和反射、漫射和衍射景象的區(qū)別二、散射和反射、漫射和衍射景象的區(qū)別反射反射理想界面,物體線度遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)。理想界面,物體線度遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)。漫射漫射非理想界面,可看成許多無(wú)規(guī)小鏡面,非理想界面,可看成許多無(wú)規(guī)小鏡面, 向各方向反射。向各方向反射。衍射衍射個(gè)別不均勻區(qū)域呵斥的,線度可與光的個(gè)別不均勻區(qū)域呵斥的,線度可與光的 波長(zhǎng)相比較。波長(zhǎng)相比較。散射散射大量,無(wú)規(guī)那么陳列,不均勻小區(qū)域集合呵斥大量,無(wú)規(guī)那么陳列,不均勻小區(qū)域集合呵斥的,的, 線度可比光的波長(zhǎng)小,且小區(qū)域間發(fā)生不相關(guān)線度可比光的波長(zhǎng)小,且小區(qū)域間發(fā)生不相關(guān) 疊加。疊加。三、瑞利散射三、瑞利散射瑞利散射瑞利散射線度小于光的
6、波長(zhǎng)的微粒對(duì)入射光線度小于光的波長(zhǎng)的微粒對(duì)入射光 的散射景象。的散射景象。41I散射光強(qiáng)度:散射光強(qiáng)度:瑞利定律瑞利定律景象:晴朗天空呈蘭色景象:晴朗天空呈蘭色太陽(yáng)早晚紅、中午白太陽(yáng)早晚紅、中午白為什么用紅色信號(hào)燈為什么用紅色信號(hào)燈云由小水滴組成,顆粒較大,散射與波長(zhǎng)關(guān)系不大,那么呈白色云由小水滴組成,顆粒較大,散射與波長(zhǎng)關(guān)系不大,那么呈白色6.4 6.4 光的色散光的色散色散色散n(n( ) )隨光頻率隨光頻率 變化。變化。一、科希色散公式一、科希色散公式42CBAn閱歷公式閱歷公式A, B, C A, B, C 為正的常量,它們與資料的性質(zhì)有關(guān)。為正的常量,它們與資料的性質(zhì)有關(guān)。反常反常區(qū)區(qū) n I二、正常色散和反常色散二、正常色散和反常色散正常色散區(qū)域正常色散區(qū)域遵照科希色散公式,遵照科希色散公式,0ddn反常色散區(qū)域反常色散區(qū)域不遵照科希色散公式,不遵照
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