2021-2022学年高二物理竞赛课件：光的色散

1、光的色散12光的色散 光在物质中传播速度v随波长而改变的现象，称为光的色散。 因为 折射率随波长变化， 即 上式所表示的关系曲线，也就是折射率随波长的变化曲线，称为色散曲线。色散率常用dn/d来表征。 3 正常色散的规律可以用科希公式来描述 式中A、B和C是由物质性质决定的常量，其值由实验确定。 若波长的变化范围不大，科希公式可只取前两项， 即这时色散率可以表示为 4 在吸收波段附近和吸收波段内物质所表现出的与科希公式推断的结果不同的色散，称为反常色散。 正常色散结论：物质的折射率和色散率随波长增加而减小。 图中QR段为实际值，虚线QS是按照科希公式推断的结果。 5 最后结论：在普遍吸收波段内

2、物质表现出正常色散；在选择吸收波段附近和选择吸收波段内物质表现出反常色散。 6 物质中存在的不均匀团块使进入物质的光偏离入射方向而向四面八方散开，这种现象称为光的散射，向四面八方散开的光，就是散射光。 式中是物质的散射系数。把 +称为消光系数,用以表征光通过物质后光强减弱的程度。 常见的散射有瑞利散射和拉曼散射两种。考虑吸收和散射，光通过厚度为x的物质后，光强I可以表示为 7瑞利散射 对光散射的研究证明，引起光散射的不均匀团块的尺度不同，散射的规律不一样。 引起光散射的不均匀团块看为半径为a的球形颗粒，入射光的波长为，当2 a / 0.3时，散射过程遵从瑞利散射定律，即散射光强与4成反比。 8

3、瑞利散射的不均匀团块分为两类： 一类是乳浊液中的固体微粒、大气中的烟、雾或灰尘等，称为悬浮质点散射。 另一类是纯净的液体或气体，称为分子散射。 大气对阳光的散射中上述两类都有。中午大气层薄短波被散射蔚蓝色的天空清晨与黄昏大气层厚短波被散射旭日与夕阳是红色的！9 白昼天空是亮的，是大气散射阳光的结果。若没有大气，将看到太阳挂在漆黑的背景中。云是白的，是因为构成云的水滴半径与可见光的波长比已不算小，瑞利定律不适用，散射与波长无关。10拉曼散射 在散射光中出现与入射光频率不同的散射光，这种现象称为拉曼散射。是拉曼(c.v.raman,1888-1970)和曼杰利什塔姆(., 1 8 7 9 -1 9

4、 4 4 )于1928年在研究液体和晶体内的散射时分别发现的. 光散射的应用：研究胶体、浑浊介质和高分子的物化性质，微粒大小等；用激光散射可测量大气中悬浮颗粒密度与特性，确定大气污染情况。11拉曼散射光谱的特征： (1) 在与入射光角频率 0 相同的散射谱线 (瑞利散射线) 两侧，对称地分布着角频率为 0 1 , 0 2 , 的散射谱线，长波一侧 (角频率为 0 1 , 0 2 , ) 的谱线称为红伴线或斯托克斯线，在短波一侧 (角频率为 0 +1 , 0 +2 , ) 的谱线称为紫伴线或反斯托克斯线； 12(2) 角频率差 1 , 2 ,与散射物质的红外吸收角频率相对应，表征散射物质的分子振动角频率，而与入射光的角频率 0无关。 拉曼散射为研究分子结构、分子的对称性和分子内部的作用力等提供了重要的分析手段。它已成为分子光谱学中红外吸收方法的重要补充。 线偏振光通过某种透明物质后，其振动面会以光的传播方向为轴旋转一定的角度，这就是旋光现象。 旋光物质:如石英、松节油、糖和酒石酸溶液等。 NMR实验表明：对于固体物质有 = l