光的散射ppt課件

1、6.3光的散射光的散射 當(dāng)光束經(jīng)過均勻的透明介質(zhì)時，從側(cè)面是難以看到光的。但當(dāng)光束經(jīng)過不均勻的透明介質(zhì)時，那么從各個方向都可以看到光，這是介質(zhì)中的不均勻性使光線朝四面八方散射的結(jié)果，這種景象稱為光的散射。 例如，當(dāng)一束太陽光從窗外射進(jìn)室外內(nèi)時，我們從側(cè)面可以看到光線的徑跡，就是由于太陽光被空氣中的灰塵散射的緣故。 1 光的散射景象光的散射景象 小妨礙物使波發(fā)生散射，較大物體使波發(fā)生反射，小妨礙物使波發(fā)生散射，較大物體使波發(fā)生反射，邊緣部分發(fā)生衍射。邊緣部分發(fā)生衍射。 按不均勻團(tuán)塊的性質(zhì)、散射可按不均勻團(tuán)塊的性質(zhì)、散射可分為兩大類：分為兩大類： 1懸浮質(zhì)點的散射：如膠體、乳濁液、含有煙、懸浮質(zhì)點

2、的散射：如膠體、乳濁液、含有煙、霧、灰塵的大氣中的散射必于此類。霧、灰塵的大氣中的散射必于此類。 2分子散射：即使非常純真的液體或氣體，也能分子散射：即使非常純真的液體或氣體，也能產(chǎn)生比較微弱的散射，這是由于分子熱運動構(gòu)成密產(chǎn)生比較微弱的散射，這是由于分子熱運動構(gòu)成密度的部分漲落引起的，這種散射，稱為分子散射，度的部分漲落引起的，這種散射，稱為分子散射，物質(zhì)處臨界點時密度張落很大，光線照射在其上，物質(zhì)處臨界點時密度張落很大，光線照射在其上，就會發(fā)生劇烈的分子散射，這種景象叫做臨界乳光。就會發(fā)生劇烈的分子散射，這種景象叫做臨界乳光。2 四射區(qū)別散射、反射和衍射 把線度小于光的波長的微粒對入射光的

3、散射，稱為瑞利散射Rayleigh scattering。 瑞利散射不改動原入射光的頻率。3 瑞利散射 瑞利定律的適用條件是散射體的尺度比光的波瑞利定律的適用條件是散射體的尺度比光的波長小，在這條件下作用在散射體上的電場可視為長小，在這條件下作用在散射體上的電場可視為交變的均勻場，散射體在這樣的極化，只感生電交變的均勻場，散射體在這樣的極化，只感生電偶極矩而無更高級的電矩。偶極矩而無更高級的電矩。 較大顆粒對光的散射不服從瑞利的較大顆粒對光的散射不服從瑞利的的四次方的四次方反比律。反比律。20cosIIzyzxOC0IIy)cos1 (20 II5 散射光的強(qiáng)度散射光的強(qiáng)度 按照介質(zhì)不均勻構(gòu)造

4、的性質(zhì)，散射可以分為以下兩大類：1 懸浮微粒的散射或廷德爾J.Tyndall，1820-1893散射，例如在膠體、乳濁液以及含有煙、霧或灰塵的大氣中的散射。2 分子散射molecular scattering，這是由于分子熱運動構(gòu)成的密度部分漲落而引起的光的散射。例如，即使是光學(xué)性質(zhì)完全均勻的物質(zhì)，當(dāng)它處在臨界點附近時，密度漲落很大，光照射在其上就會發(fā)生劇烈的分子散射，這就是所謂臨界乳光景象。6 兩種散射兩種散射海市蜃樓問：天空為什么是藍(lán)的？旭日和夕陽為什么是紅的？云為什么是白的？答：首先，白晝天空之所以是亮的，完全是大氣答：首先，白晝天空之所以是亮的，完全是大氣散射陽光的結(jié)果。假設(shè)沒有大氣，

5、即使在白晝，散射陽光的結(jié)果。假設(shè)沒有大氣，即使在白晝，人們仰觀天空，將看到光輝奪目的太陽懸掛在漆人們仰觀天空，將看到光輝奪目的太陽懸掛在漆黑的背景中。這景象是宇航員司空見慣了的。由黑的背景中。這景象是宇航員司空見慣了的。由于大氣的散射，將陽光從各個方向射向察看者，于大氣的散射，將陽光從各個方向射向察看者，我們才看到了光亮的天穹，按瑞利定律，白光中我們才看到了光亮的天穹，按瑞利定律，白光中的短波成分藍(lán)紫色遭到散射比長波成分紅的短波成分藍(lán)紫色遭到散射比長波成分紅黃色劇烈得多，散射光乃因短波的富集而呈蔚黃色劇烈得多，散射光乃因短波的富集而呈蔚藍(lán)色。瑞利曾對天空中各種波長的相對光強(qiáng)作過藍(lán)色。瑞利曾對天

6、空中各種波長的相對光強(qiáng)作過丈量，發(fā)現(xiàn)與反比律頗相吻合。大氣的散射一部丈量，發(fā)現(xiàn)與反比律頗相吻合。大氣的散射一部分來自懸浮的塵埃，大部分是密度漲落引起的分分來自懸浮的塵埃，大部分是密度漲落引起的分子子 散射，后者的尺度往往比前者小得多，瑞利反散射，后者的尺度往往比前者小得多，瑞利反比律的作用更加明顯。所以每當(dāng)大雨初霽、玉宇、比律的作用更加明顯。所以每當(dāng)大雨初霽、玉宇、廓清了塵埃的時候，天空總是藍(lán)得格外美麗得意，廓清了塵埃的時候，天空總是藍(lán)得格外美麗得意，其道理就在這里其道理就在這里.一天天空變化 由于白光中的短成分被更多地散射掉了，在直射由于白光中的短成分被更多地散射掉了，在直射的日光中剩余較多的自然是長波成分了。早晚陽光以的日光中剩余較多的自然是長波成分了。早晚陽光以很大的傾角穿過大氣層，閱歷大氣層的厚度要比中午很大的傾角穿過大氣層，閱歷大氣層的厚度要比中午時大得多，從而大氣的散射效應(yīng)也要劇烈得多，這便時大得多，從而大氣的散射效應(yīng)也要劇烈得多，這便是旭日初升時顏色顯得特別殷紅的緣由。是旭日初升時顏色顯得特別殷紅的緣由。 白云是大氣白云是大氣中的水滴組成的，由于這些水滴的半徑與可見光的波中的水滴組成的，由于這些水滴的半徑與可見光的波長相比已不算太小了，瑞利定律不再適用，按米長相比已不