光的吸收课件

7.2

光的吸收(Absorptionoflight)所谓光的吸收，就是指光波通过介质后，光强度减弱的现象。由上节的讨论可知，光的吸收可以通过介质的消光系数描述。/00.9970.9980.9991.0001.0011.0021.0030.050.100.9751.0001.025n2光吸收是介质的普遍性质，除了真空，没有一种介质能对任何波长的光波都是完全透明的，只能是对某些波长范围内的光透明，对另一些范围的光不透明。所谓透明，并非没有吸收，只是吸收较少。所以确切地说,石英对可见光吸收很少，而对(3.5～5.0)m的红外光有强烈的吸收。7.2

光的吸收(Absorptionoflight)

7.2.1

光吸收定律(Absorptionlawoflight)光在均匀介质中传播，经过薄层dl后，由于介质的吸收，光强从I减少到(I-dI)。朗伯总结了大量的实验结果指出,dI/I应与吸收层厚度dl成正比,即有K为吸收系数,负号表示光强减少。ldlII0若引入消光系数

描述光强的衰减，则吸收系数K与消光系数有如下关系：

7.2.1

光吸收定律(Absorptionlawoflight)由此，朗伯定律可表示为各种介质的吸收系数差别很大，对于可见光，金属的K106cm-1，玻璃的K10-2cm-1

，而一个大气压下空气的K10-5cm-1

。

7.2.1

光吸收定律(Absorptionlawoflight)吸收系数K是波长的函数，根据K随波长变化规律的不同，将吸收分为一般性吸收和选择性吸收。

7.2.1

光吸收定律(Absorptionlawoflight)一般性吸收：在一定波长范围内,若吸收系数K很少，并且近似为常数。选择性吸收：如果吸收较大,且随波长有显著变化。当白光射到红玻璃上时，只有红光能够透过，我们看到它呈红色。如果红玻璃用绿光照射，玻璃看起来将是黑色。例如，在可见光范围内，一般的光学玻璃吸收都较小，且不随波长变化，属一般性吸收，而有色玻璃则具有选择性吸收。

7.2.1

光吸收定律(Absorptionlawoflight)普通光学材料在可见光区都是相当透明的，它们对各种波长的可见光都吸收很少。但是在紫外和红外光区,它们则表现出不同的选择性吸收。

7.2.1

光吸收定律(Absorptionlawoflight)在制造光学仪器时,必须考虑光学材料的吸收特性。例如，紫外光谱仪中的棱镜、透镜需用石英制作,而红外光谱仪中的棱镜、透镜则需用萤石等晶体制作。几种光学材料的透光波段光学材料波长范围/nm光学材料波长范围/nm冕牌玻璃350~2000萤石(GaF2)125~9500火石玻璃380~2500岩盐(NaCl)175~14500石英玻璃180~4000氯化钾(KCl)180~23000

7.2.1

光吸收定律(Absorptionlawoflight)应当指出，尽管朗伯定律总是成立，但比尔定律的成立却是有条件的：只有在物质分子的吸收本领不受它周围邻近分子的影响时，比尔定律才正确。OHHOHHOHH

7.2.1

光吸收定律(Absorptionlawoflight)当浓度很大，分子间的相互作用不可忽略时,比尔定律不成立。7.2.2

吸收光谱(Absorptionspectrum)介质的吸收系数及随光波长的变化关系曲线称为该介质的吸收光谱。光源吸收物质分光仪使一束连续光谱的光通过有选择性吸收的介质，再通过分光仪，即可测出在某些波段上或某些波长上的光被吸收，形成吸收光谱。气体吸收光谱的特点是：吸收光谱是清晰、狭窄的吸收线,吸收线的位置正好是该气体发射光谱线的位置。598.59588.99330.29330.23285.30285.28/nm7.2.2

吸收光谱(Absorptionspectrum)对于单原子气体,这种狭窄吸收线的特点更为明显.例如氦、氖等惰性气体及钠等碱金属蒸气的吸收光谱。对于固体和液体，它们对光吸收的特点主要是具有很宽的吸收带。固体材料的吸收系数主要是随入射光波长变化，其它因素的影响较小。7.2.2

吸收光谱(Absorptionspectrum)激光工作物质YAG的吸收光谱/nm1.000.660.500.400.330.280.25对一种材料吸收光谱的测量，是了解该材料特性的重要手段。例如,地球大气对可见光、紫外光是透明的,但对红外光的某些波段有吸收。透明的波段称为“大气窗口”,充分地研究大气的光学性质与“窗口”的关系,有助于红外导航、跟踪等工作的进行。7.2.2

吸收光谱(Absorptionspectrum)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧ0204060801000.720.941.131.381.902.74.36.015.0/m透过率/%如图所示，波段从1m到15m有七个“窗口”。7.2.2

吸收光谱(Absorptionspectrum)较强的水汽吸收带位于:

0.71~0.735m,0.81~0.84m,0.89~0.99m,1.07~1.20m,1.3~1.5m,1.7~2.0m,2.4~3.3m,4.8~8.0m。7.2.2

吸收光谱(Absorptionspectrum)二氧化碳吸收带位于:13.5~17m。

臭氧吸收带位于:9.5m附近。由于太阳四周大气中的不同元素吸收不同波长的辐射,因而在连续光谱的背景上呈现出一条条黑的吸收线,如图所示。ABCDEFGH400500600700夫朗和费首先发现,并以字母标志了主要的吸收线。7.2.2

吸收光谱(Absorptionspectrum)符号波长/nm吸收元素符号波长/nm吸收元素ABCD1D2D3E3759.4~762.1636.8~688.4656.282589.592588.995587.552526.954OOHNaNa