光的吸收色散散射ok

1、 光与物质相互作用光与物质相互作用 0( )zI zI e-朗伯定律朗伯定律(J.H. Lambert)比尔（比尔（Beer）定律）定律I与 无关dzII-dII0IzZdIIdz0AClII eCA溶液浓度， 与浓度无关的常数，取决于吸收物质的分子特性AC比尔定律在每个分子的吸收本领不受周围邻近分子影响时成立比尔定律在每个分子的吸收本领不受周围邻近分子影响时成立溶液的浓度溶液的浓度非线性光学非线性光学郎伯郎伯定律成立定律成立3一般吸收：一般吸收：介质对某些波长范围光辐射的均匀吸收。介质对某些波长范围光辐射的均匀吸收。 选择吸收选择吸收：介质对某些波长范围的剧烈吸收。：介质对某些波长范围的剧烈

2、吸收。特点：吸收系数很大。特点：吸收系数很大。 u对于可见光波段，普遍吸收意味着光波透过该介质时不变色，对于可见光波段，普遍吸收意味着光波透过该介质时不变色，选择吸收则意味着光波透过该介质时的颜色将发生改变。选择吸收则意味着光波透过该介质时的颜色将发生改变。u任何物质，既存在普遍吸收，又存在选择吸收。不同物质对任何物质，既存在普遍吸收，又存在选择吸收。不同物质对不同波长范围的光辐射具有不同的吸收特性。不同波长范围的光辐射具有不同的吸收特性。 特点：吸收系数很小，特点：吸收系数很小，几乎与波长无关4大气层对电磁辐射的吸收曲线大气层对电磁辐射的吸收曲线“大气窗口大气窗口”: 可见、紫外可见、紫外(

3、300nm)、狭窄的红外波段、狭窄的红外波段棱镜、透镜棱镜、透镜紫外：石英紫外：石英红外：卤化物晶体红外：卤化物晶体 选择性吸收是物体呈现颜色的主要原因选择性吸收是物体呈现颜色的主要原因体色：物体由于选择吸收而呈现的颜色。体色：物体由于选择吸收而呈现的颜色。表面色：由于物体表面的选择反射形成表面色：由于物体表面的选择反射形成紫外光谱仪紫外光谱仪红外光谱仪红外光谱仪Au考虑介质的吸收，介质的光学性能需由折射率n及吸收系数两参数来反映00exp()exp()EEitkzEitnzcn nni0exp()EEitnzc%0exp()zcE eitnzc22*0zcIEEEe 0zII e2c复折射率

4、复折射率的实部决定了介质中的光速的实部决定了介质中的光速v=c/n，虚部反，虚部反映了介质对光的吸收映了介质对光的吸收7具有连续光谱分布的光，通过吸收介质之后，某些波段或某些波长成具有连续光谱分布的光，通过吸收介质之后，某些波段或某些波长成分的光能量被介质部分或全部吸收，原来连续分布的光谱中将出现一些分的光能量被介质部分或全部吸收，原来连续分布的光谱中将出现一些暗暗区或暗线区或暗线。 吸收光谱吸收光谱暗线暗线单色仪单色仪入射光（白光）入射光（白光）吸收体（样品）吸收体（样品）透射光透射光入射狭缝入射狭缝出射狭缝出射狭缝光电探测器光电探测器记录仪器记录仪器I吸收光谱吸收光谱ddII x8带状光谱

5、带状光谱：由于物质分子或原子间相互作用的影响，一般情况下，流体、：由于物质分子或原子间相互作用的影响，一般情况下，流体、固体物质的吸收波段很宽，吸收光谱为具有一定宽度的带状分布。固体物质的吸收波段很宽，吸收光谱为具有一定宽度的带状分布。线状光谱线状光谱：稀薄气体的吸收波段很窄，吸收光谱为一系列细锐的暗线。：稀薄气体的吸收波段很窄，吸收光谱为一系列细锐的暗线。 9色散色散：介质的折射率随波长（频率）而变化：介质的折射率随波长（频率）而变化 色散率：色散率：dn/d ，介质的折射率随波长的变化率，介质的折射率随波长的变化率 正常色散：正常色散：dn/d 0： 出现于介质的选择吸收光谱区域出现于介质

6、的选择吸收光谱区域光的色散光的色散10 正常正常色散色散常用光学材料的正常色散曲线常用光学材料的正常色散曲线n (nm)萤石萤石冕牌玻璃冕牌玻璃石英玻璃石英玻璃轻火石玻璃轻火石玻璃重火石玻璃重火石玻璃100008006004002001.401.501.801.601.70给定介质：给定介质： ，则，则n，dn/d 正常色散柯西经验公式：正常色散柯西经验公式：42CBAnA，B，C：与介质有关的常数：与介质有关的常数波长变化范围不太大时：波长变化范围不太大时： 2BAn色散率：色散率： 32Bddndn/d 0介质的色散和吸收曲线介质的色散和吸收曲线n 0 色散色散吸收吸收1012全部色散曲线

7、：由全部色散曲线：由各波段的正常色散曲线与反常色散曲线相间分布构成各波段的正常色散曲线与反常色散曲线相间分布构成 折射率在相邻两个选择吸收带之间随波长增大呈单调降；折射率在相邻两个选择吸收带之间随波长增大呈单调降； 每个选择吸收带处折射率发生突变，且长波一侧折射率急剧增大；每个选择吸收带处折射率发生突变，且长波一侧折射率急剧增大； 随着波长的增大，各吸收带之间的曲线抬高；随着波长的增大，各吸收带之间的曲线抬高； =0时，对于任何介质，时，对于任何介质，n=1。波长较小时，如。波长较小时，如g g 射线和射线和X射线，射线，n 0时，对上式进一步作级数展开，并取二级近时，对上式进一步作级数展开，

8、并取二级近似：似： 202022/1121211bbn4240202221CBAbbbn由塞耳迈耶公式导出柯西公式由塞耳迈耶公式导出柯西公式光束（激光束、放电影等）光束（激光束、放电影等）蓝天、白云、红太阳蓝天、白云、红太阳白色的浪花白色的浪花 p振荡电偶极子电磁振荡电偶极子电磁辐射强度的角分布辐射强度的角分布I( ) 在入射光的激励下，在入射光的激励下，媒媒质分子中的电子作受迫质分子中的电子作受迫振动。振动。这可视之为振动这可视之为振动的电偶极子，它向周围的电偶极子，它向周围辐射电磁波（次波辐射电磁波（次波）由于由于媒质不均匀媒质不均匀等原因，次波源的振幅不同，相位等原因，次波源的振幅不同，

9、相位也有差别也有差别，它们发的次波它们发的次波相干叠加相干叠加的结果的结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点与介质不均匀团块的性质有密切的关系散射的特点与介质不均匀团块的性质有密切的关系临界乳光临界乳光廷德尔散射廷德尔散射23lsIIe0（ s：散射系数）散射系数） 介质因散射和吸收对透射光强的减弱具有类似的规律介质因散射和吸收对透射光强的减弱具有类似的规律 注意：对于一般介质，如果同时存在者散射和吸收，且吸收系数为注意：对于一般介质，如果同时存在者散射和吸收，且吸收系数为a a，则实，则实际透射光强度为：际透射光强度为： lsIIe0说明：通过测量透射光强与入射光强之比值所得到的介质的损耗系数中，说明：通过测量透射光强与入射光强之比值所得到的介质的损耗系数中，同时包含了吸收和散射的贡献。同时包含了吸收和散射的贡献。 散射定律散射定律散射体的尺度比波长小散射体的尺度比波长小441( )I米散射米散射较大微粒的散射较大微粒的散射0.320kaa波长依赖性不明显波长依赖性不明显蓝天、红太阳蓝天、红太阳白色的浪花，白色的浪花，白云白云Light from the sunAir米，徳拜米，徳拜瑞利散