第八章 光的吸收与散射ppt课件

.,第八章光的吸收与散射,.,多媒体光学主页网址,.,9.1光的吸收,一、吸收的规律光强不是很大时，被吸收的能量、即光强，与吸收体的厚度成正比。,吸收系数,Bougure定律(1729)或Lambert定律(1760),对于溶液,浓度,Beer定律（1852年）,.,吸收系数与波长的关系,普遍吸收：吸收系数与波长无关，吸收后所有成分的光强改变。选择吸收：吸收系数与波长有关，只强烈地吸某些波长的光。吸收光谱：白光（连续波长）入射后，被吸收的光显示为光谱中的暗线，与发射谱中的亮线对应，可作成分分析。物体由于对光的吸收不同，而呈现出不同的颜色发光体由于辐射波长范围的不同，也呈现出不同的颜色,.,单色仪,入射光（白光）,吸收体（样品）,透射光,入射狭缝,出射狭缝,光电探测器,记录仪器,吸收光谱,暗线,能级,受激吸收,能带,带状谱,线状谱,吸收带,.,光的散射,光在不均匀媒质中产生散射。介质中的带电粒子都对入射的光波进行散射如果粒子均匀分布，则所有散射波叠加的结果，只剩下沿入射方向的光波。所以，对于均匀分布的介质，不必计入散射。,.,散射的分类,悬浮质点的散射分子散射散射定律瑞利散射：当散射体的尺寸小于波长时，散射光强(1/)4米德拜散射：散射体颗粒度远大于波长时，散射光强对波长的依赖性不强。,.,瑞利区,米氏区,散射几率,0.01,0.1,1,10,100,RayleighScatter,Mie-DebyeScatter,.,.,光的散射,一、散射与媒质不均匀性尺度的关系1、散射的基本概念光在媒质中传播的过程中，不完全沿着原来的方向传播，沿着四面八方或多或少都有光线存在的现象，称为光的散射。,.,2、媒质的均匀性与不均匀性均匀性是指媒质沿着各个方向，各个位置的密度分布是一样的，不均匀性是指媒质中不同的位置密度分布是不一样的。媒质的均匀性和不均匀性是一个相对的概念，涉及到其观测的尺度的水平。从微观的角度考虑，没有任何物质是均匀的，甚至连分子和原子内部也一样，这里的均匀性与不均匀性是以光波波长为尺度来衡量的（10-5水平上）。,.,3、散射与衍射、反射和折射之间的关系惠更斯次波源假说；散射的次波波源是真实存在的分子中的电子作受迫振动，发出相干光；均匀媒质中，次波相干迭加的结果只剩下遵循几何光学规律的光线，沿其余方向的振动完全抵消；非均匀媒质中，次波相干迭加的结果，除了按几何光学规律传播的光线外，其它方向或多或少也有光线存在散射光。,.,4、散射的分类悬浮质点的散射：如胶体、乳浊液、含有烟、雾、灰尘的大气中的散射；分子散射：分子热运动造成涨落很大，光线照射到其上，会发生强烈的分子散射临界乳光。,.,二、瑞利散射定律1、瑞利散射定律：散射体的尺度比光波波长小的时候，散射光的强度与4成反比。2、米-德拜理论：以球形质点模型（半径为a）则当ka0.3时，瑞利的4反比律是正确的；当较大ka时，散射光强度与波长的依赖关系就不十分明显。其中:k=2/,.,.,3、为什么天空是蓝的、旭日和夕阳是红的、而白云是白的？结合瑞利4反比散射定律与德拜理论进行解释。,.,三、喇曼散射1、瑞利散射不改变原入射光的频率，在液体和晶体内的散射时，发现散射光中除了与入射光原有频率0相同的瑞利散射线外，普线两侧还有频率为01、02、等散射线存在，这种现象称为喇曼散射。2、喇曼光谱（1）在每条原始入射谱线（频率0）两旁都伴有频率差相等的散射谱线，在长波一侧的（频率为0j）称为红伴线或斯托克斯线，在短波一侧的（频率为0j）称为紫伴线或反斯托克斯线。,.,（2）频率差j与入射光的频率0无关，它们与散射物质的红外吸收频率对应，表征了散射物质的分子振动频率。（3）喇曼光谱可以用经典理论作出初步解释，入射光场作用下分子获得感应电偶极矩，其发生振荡(j)，从而产生伴线。但其很不完善，要用量子理论才能完全解释。p=0E=0+jcosjtE=E0cos0tp=00E0cos0t+j0E0cosjtcos0t=00E0cos0t+(j0E0/2)cos(0j)tcos(0+j)t即：感应电偶极矩的变化频率有0、0j、三种，后两种正是喇曼光谱中的伴线。,.,（4）喇曼散射的应用能迅速测定分子的固有频率，判断分子的对称