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第六章光的吸收 散射和色散 1 6 1电偶极辐射对反射和折射现象的解释 6 2吸收定律 6 3瑞利散射 6 4正常色散和反常色散 6 5光的相速度和群速度 2 光的吸收 散射和色散都是光与物质的相互作用 真空中无这些现象 吸收 光能在媒质中转化为热量 散射 光向侧向传播 色散 在媒质中传播速度随频率变化 3 6 2吸收定律 一般吸收 吸收比较弱 基本不随波长而变化 选择吸收 吸收比较强 随波长发生急剧变化 6 2 1一般吸收和选择吸收 自然界的物质都具有选择吸收 理想的一般吸收不存在 只能在一小段范围内 I 一般吸收区域 选择吸收区域 4 6 2 2吸收定律 强度为I0的平行光束进入厚度为l的均匀物质后 强度变为 吸收系数 单位cm 1 朗伯定律 化学上 C 溶液浓度 A 与溶质性质有关 1 与媒质有关 2 与波长有关 一般吸收区域 小 基本不变选择吸收区域 大 随波长急剧变化 5 朗伯定律是吸收光谱的基本原理 入射的有连续波长分布的光 透过物质后 在选择吸收区域 在有些波长范围被强烈吸收 形成吸收光谱 反映原子 分子结构特征 原子光谱 红外光谱 大气窗口 空间遥感探测 气象等研究 6 光的散射 光束通过光学性质不均匀的物质时 向侧向传播的现象 原传播方向上的光强 a 吸收系数 s 散射系数 6 3 1非均匀介质中的散射 6 3瑞利散射 衰减系数 7 微粒散射 物质中散布折射率不同的其它物质 分子散射 物质分子不规则聚集 6 非均匀介质中的散射 非均匀介质 无规则排列 尺度小于波长 彼此间距离大于波长 特点 8 3 2散射和反射 漫射和衍射现象的区别 反射 理想界面 物体线度远大于波长 表面的凹凸远小于波长 漫射 非理想界面 可看成许多无规小镜面 向各方向反射 衍射 个别不均匀区域造成的 线度可与光的波长相比拟 散射 大量 无规则排列 不均匀小区域集合造成的 线度可比光的波长小 且小区域间发生不相干叠加 9 3 3瑞利散射 瑞利散射 线度小于光的波长的微粒对入射光的散射现象 散射光强度 瑞利定律 3 6分子散射 分子无规则运动造成物质分子密度的涨落 即物质分子不规则聚集 尺度小于微粒 散射光强度与波长成反比的作用更明显 10 现象 晴朗天空呈兰色 太阳早晚红 中午白 为什么用红色信号灯 云由小水滴组成 颗粒较大 散射与波长关系不大 则呈白色 大气散射 一部分来自微粒散射 大部分由于分子散射 11 6 4正常色散和反常色散 色散 n 随光频率 变化 6 4 1正常色散 经验公式 A B C为正的常量 它们与材料的性质有关 12 6
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