光的吸收、散射和色散課件

1、光的吸收、散射和色散第六章光的吸收、散射和色散（Adsorption Scattering and Dispersion of Light ）光的吸收、散射和色散光束越深入物質(zhì)，強(qiáng)度將越減弱；光束越深入物質(zhì)，強(qiáng)度將越減弱； 光通過物質(zhì)時(shí)其傳播情況就會(huì)發(fā)生變化：光通過物質(zhì)時(shí)其傳播情況就會(huì)發(fā)生變化：光在物質(zhì)中傳播的速度將小于真空中的速光在物質(zhì)中傳播的速度將小于真空中的速度且隨頻率而變化度且隨頻率而變化光的色散。光的色散。光的能量被物質(zhì)吸收光的能量被物質(zhì)吸收光的吸收；光的吸收；光向各個(gè)方向散射光向各個(gè)方向散射光的散射。光的散射。光的吸收、散射和色散6.1 電偶極輻射對(duì)反射、折射現(xiàn)象的解釋光的吸收、散

2、射和色散22242202sin321CRAeEcISo光的吸收、散射和色散2 2、電偶極輻射對(duì)反射和折射現(xiàn)象的初步解釋、電偶極輻射對(duì)反射和折射現(xiàn)象的初步解釋光的吸收、散射和色散6.2 光的吸收（Absorption of Light） 1一般吸收和選擇吸收（normal absorption & selective absorption） 吸收很少，且在某一給定波段內(nèi)幾乎不變。 吸收很多，且隨波長(zhǎng)而劇烈地變化。 例如石英對(duì)可見光吸收甚微，但是對(duì)3.55.0 m的紅外光卻強(qiáng)烈吸收。 一般吸收 選擇吸收 6.1 光的吸收光的吸收光的吸收、散射和色散6.2 光的吸收（Absorption o

3、f Light） 2朗伯定律 能量觀點(diǎn)xIIdd xIIadd稀溶液： ACa，式中A是一個(gè)與濃度無(wú)關(guān)d的常量，C為溶液的濃度。 IIdaxII00dda， 為吸收系數(shù) daIIe0光的吸收、散射和色散6.2 光的散射光的散射 Scattering of Light光線通過均勻的透明介質(zhì)光線通過均勻的透明介質(zhì)(如玻璃、空氣、清水）如玻璃、空氣、清水）時(shí)，從側(cè)面是難以看到光線的。如果介質(zhì)不均勻，時(shí)，從側(cè)面是難以看到光線的。如果介質(zhì)不均勻，如有懸浮微粒的渾濁液體，我們便可從側(cè)面清晰如有懸浮微粒的渾濁液體，我們便可從側(cè)面清晰地看到光束的軌跡，這是介質(zhì)中的不均勻性使光地看到光束的軌跡，這是介質(zhì)中的不均

4、勻性使光線朝四面八方散射的結(jié)果。線朝四面八方散射的結(jié)果。 定義：定義：由于介質(zhì)中存在的微小粒子或分子對(duì)光的由于介質(zhì)中存在的微小粒子或分子對(duì)光的作用，使光束偏離原來(lái)的傳播方向或波長(zhǎng)發(fā)生變作用，使光束偏離原來(lái)的傳播方向或波長(zhǎng)發(fā)生變化，向四周傳播的現(xiàn)象，稱為化，向四周傳播的現(xiàn)象，稱為光的散射光的散射。光的吸收、散射和色散光的散射可分為兩大類：光的散射可分為兩大類：散射光的波長(zhǎng)不變散射光的波長(zhǎng)不變散射光的波長(zhǎng)改變散射光的波長(zhǎng)改變?nèi)鹄⑸淙鹄⑸涿资仙⑸涿资仙⑸淅⑸洌ɡ⑸洌≧aman1928）布里淵散射布里淵散射Brillouin1921瑞利散射：瑞利散射：散射粒子的線度小于光的波長(zhǎng)的十分之散射

5、粒子的線度小于光的波長(zhǎng)的十分之一，則稱為。一，則稱為。米氏散射：米氏散射：散射粒子的線度與光波長(zhǎng)同量級(jí)或大于散射粒子的線度與光波長(zhǎng)同量級(jí)或大于光波波長(zhǎng)的散射，稱為。光波波長(zhǎng)的散射，稱為。光的吸收、散射和色散二二. 瑞利散射定律瑞利散射定律光學(xué)性質(zhì)不均勻的介質(zhì)，可能是由于均勻物質(zhì)中散布著光學(xué)性質(zhì)不均勻的介質(zhì)，可能是由于均勻物質(zhì)中散布著折射率與它不同的其它物質(zhì)的大量微粒，也可能是由于折射率與它不同的其它物質(zhì)的大量微粒，也可能是由于物質(zhì)本身的組成部分（粒子）的不規(guī)則聚集；物質(zhì)本身的組成部分（粒子）的不規(guī)則聚集；早在早在1869年愛爾蘭物理學(xué)家年愛爾蘭物理學(xué)家亭德爾亭德爾(Tyndall， 1820-

6、1893) 就對(duì)混濁介質(zhì)的散射現(xiàn)象做過就對(duì)混濁介質(zhì)的散射現(xiàn)象做過大量的實(shí)驗(yàn)研究。尤其對(duì)于線度小于波長(zhǎng)大量的實(shí)驗(yàn)研究。尤其對(duì)于線度小于波長(zhǎng)的微粒。因此瑞利散射有時(shí)又稱的微粒。因此瑞利散射有時(shí)又稱亭德爾效亭德爾效應(yīng)應(yīng)。例如塵埃、煙（大氣中散布著固態(tài)微粒）例如塵埃、煙（大氣中散布著固態(tài)微粒）,霧（空氣中散布著霧（空氣中散布著液態(tài)微粒），懸浮液（液體中懸浮著固態(tài)微粒），乳狀液液態(tài)微粒），懸浮液（液體中懸浮著固態(tài)微粒），乳狀液（一種液體中懸浮著另一種液體而不能互相溶解），如水中（一種液體中懸浮著另一種液體而不能互相溶解），如水中加入幾滴牛奶，等等。這樣的物質(zhì)稱為加入幾滴牛奶，等等。這樣的物質(zhì)稱為混濁介質(zhì)

7、?；鞚峤橘|(zhì)。光的吸收、散射和色散在亭德爾的基礎(chǔ)上，英國(guó)物理學(xué)家瑞利于在亭德爾的基礎(chǔ)上，英國(guó)物理學(xué)家瑞利于1899年對(duì)小年對(duì)小粒子散射又進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)裝置如圖。粒子散射又進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)裝置如圖。透透射射光光散射光散射光檢偏器檢偏器探測(cè)器探測(cè)器實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：從容器側(cè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：從容器側(cè)面看到的散射光，帶面看到的散射光，帶有青藍(lán)色，透射光則有青藍(lán)色，透射光則帶有紅色。帶有紅色。瑞利（瑞利（Lord Rayleigh ,1842 -1919） 1904年年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者光的吸收、散射和色散進(jìn)一步研究表明，進(jìn)一步研究表明，散射光的強(qiáng)度與光波波長(zhǎng)的四次方散射光的強(qiáng)度與光波波長(zhǎng)的四次

8、方成反比，成反比，可表示為：可表示為：4)(1I稱為瑞利散射定律稱為瑞利散射定律根據(jù)瑞利散射定律，可以對(duì)前面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出很好根據(jù)瑞利散射定律，可以對(duì)前面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出很好的解釋。的解釋。假設(shè)白光中波長(zhǎng)為假設(shè)白光中波長(zhǎng)為720nm的紅光與波的紅光與波長(zhǎng)為長(zhǎng)為440nm的青藍(lán)光具有相同的強(qiáng)度，的青藍(lán)光具有相同的強(qiáng)度，由于兩種波長(zhǎng)之比為：由于兩種波長(zhǎng)之比為：64. 1藍(lán)紅所以散射光中，藍(lán)光的強(qiáng)度與紅光強(qiáng)度之比為：所以散射光中，藍(lán)光的強(qiáng)度與紅光強(qiáng)度之比為：2 . 74）（藍(lán)紅紅藍(lán)II可見散射光中藍(lán)光的強(qiáng)度約為紅光強(qiáng)可見散射光中藍(lán)光的強(qiáng)度約為紅光強(qiáng)度的度的7.2倍，因此透射光中所含的紅光倍，因此透射光

9、中所含的紅光成分就較多，故帶紅色。成分就較多，故帶紅色。光的吸收、散射和色散表面上看起來(lái)是純凈均勻的介質(zhì)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)表面上看起來(lái)是純凈均勻的介質(zhì)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)使分子密度有漲落而引起的散射，稱為使分子密度有漲落而引起的散射，稱為分子散射。分子散射。分分子散射也滿足瑞利散射定律。子散射也滿足瑞利散射定律。用以上的散射理論可以解釋許多我們?nèi)粘Ｊ煜さ淖杂靡陨系纳⑸淅碚摽梢越忉屧S多我們?nèi)粘Ｊ煜さ淖匀滑F(xiàn)象，如天空為什么是藍(lán)的？旭日和夕陽(yáng)為什么然現(xiàn)象，如天空為什么是藍(lán)的？旭日和夕陽(yáng)為什么是紅？以及云為什么是白？等等。是紅？以及云為什么是白？等等。首先，白晝天空之所以是亮的，完全是大氣散射陽(yáng)光首先，

10、白晝天空之所以是亮的，完全是大氣散射陽(yáng)光的結(jié)果。如果沒有大氣，即使在白晝，人們仰觀天空，的結(jié)果。如果沒有大氣，即使在白晝，人們仰觀天空，將看到光輝奪目的太陽(yáng)懸掛在漆黑的背景中。這景象將看到光輝奪目的太陽(yáng)懸掛在漆黑的背景中。這景象是宇航員司空見慣了的。是宇航員司空見慣了的。光的吸收、散射和色散 按瑞利定律，由于大氣的散射，白光中的短波成分按瑞利定律，由于大氣的散射，白光中的短波成分（藍(lán)紫色）遭到散射比長(zhǎng)波成分（紅黃色）強(qiáng)烈得多，散（藍(lán)紫色）遭到散射比長(zhǎng)波成分（紅黃色）強(qiáng)烈得多，散射光乃因短波的富集而呈蔚藍(lán)色。所以每當(dāng)大雨初霽、澄射光乃因短波的富集而呈蔚藍(lán)色。所以每當(dāng)大雨初霽、澄清了塵埃的時(shí)候，天

11、空總是藍(lán)得格外美麗可愛，其道理就清了塵埃的時(shí)候，天空總是藍(lán)得格外美麗可愛，其道理就在這里在這里. 旭日和夕陽(yáng)呈紅色，與天空呈藍(lán)旭日和夕陽(yáng)呈紅色，與天空呈藍(lán)色屬于同一類現(xiàn)象，由于白光中色屬于同一類現(xiàn)象，由于白光中的短成分被更多地散射掉了，在的短成分被更多地散射掉了，在直射的日光中剩余較多的自然是直射的日光中剩余較多的自然是長(zhǎng)波成分了。長(zhǎng)波成分了。早晚陽(yáng)光以很大的傾角穿過大氣層，早晚陽(yáng)光以很大的傾角穿過大氣層，經(jīng)歷大氣層的厚度要比中午時(shí)大得經(jīng)歷大氣層的厚度要比中午時(shí)大得多，從而大氣的散射效應(yīng)也要強(qiáng)烈多，從而大氣的散射效應(yīng)也要強(qiáng)烈得多，這便是旭日初升時(shí)顏色顯得得多，這便是旭日初升時(shí)顏色顯得特別殷紅的

12、原因。特別殷紅的原因。 光的吸收、散射和色散因?yàn)榧t光透過散射物的穿透能力比藍(lán)光強(qiáng)，因此通常情況因?yàn)榧t光透過散射物的穿透能力比藍(lán)光強(qiáng)，因此通常情況下，下，危險(xiǎn)信號(hào)燈、交通禁行燈等采用紅色危險(xiǎn)信號(hào)燈、交通禁行燈等采用紅色，使有關(guān)人員在，使有關(guān)人員在能見度低的情況下，能盡早發(fā)現(xiàn)采取措施。能見度低的情況下，能盡早發(fā)現(xiàn)采取措施。光的吸收、散射和色散當(dāng)散射粒子的線度大于十分之幾波長(zhǎng)，甚至與波長(zhǎng)相當(dāng)散射粒子的線度大于十分之幾波長(zhǎng)，甚至與波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)瑞利散射定律不再成立，此為大粒子散射，稱為當(dāng)時(shí)瑞利散射定律不再成立，此為大粒子散射，稱為米氏散射米氏散射。米（米（G.Mie)和德拜和德拜(P. Debye)以球形

13、質(zhì)點(diǎn)為模型計(jì)算以球形質(zhì)點(diǎn)為模型計(jì)算了電磁波的散射。了電磁波的散射。米德拜的計(jì)算表明，只有球半徑滿足下列條件時(shí)，米德拜的計(jì)算表明，只有球半徑滿足下列條件時(shí)，瑞利散射定律才是正確的。瑞利散射定律才是正確的。23 . 0a當(dāng)當(dāng)a較大時(shí)，散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的依賴關(guān)系就不明顯較大時(shí)，散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的依賴關(guān)系就不明顯了，米德拜的計(jì)算結(jié)果如圖。了，米德拜的計(jì)算結(jié)果如圖。光的吸收、散射和色散當(dāng)入射光的波長(zhǎng)大于十分之一時(shí)，散射光的強(qiáng)度與波當(dāng)入射光的波長(zhǎng)大于十分之一時(shí)，散射光的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的依賴關(guān)系不明顯。因此散射光的顏色與入射光相長(zhǎng)的依賴關(guān)系不明顯。因此散射光的顏色與入射光相近，白光入射將觀察到白色的散射光。近，白光

14、入射將觀察到白色的散射光。這就是云霧呈這就是云霧呈白色的緣故。白色的緣故。 光的吸收、散射和色散例如，點(diǎn)燃的香煙冒出藍(lán)色的煙，但從口中吐出的煙卻例如，點(diǎn)燃的香煙冒出藍(lán)色的煙，但從口中吐出的煙卻是白色的。是白色的。Why？這是因?yàn)榻M成煙的微小顆粒藍(lán)光散射強(qiáng)烈這是因?yàn)榻M成煙的微小顆粒藍(lán)光散射強(qiáng)烈瑞利散射；瑞利散射；而從口中吐出的煙，由于凝聚了水蒸氣在其上，顆粒變而從口中吐出的煙，由于凝聚了水蒸氣在其上，顆粒變大大屬于米氏散射，故呈現(xiàn)白色。屬于米氏散射，故呈現(xiàn)白色。當(dāng)光通過介質(zhì)時(shí)，不僅介質(zhì)的吸收使透射光強(qiáng)減弱，由于當(dāng)光通過介質(zhì)時(shí)，不僅介質(zhì)的吸收使透射光強(qiáng)減弱，由于光的散射也使使射入介質(zhì)的光強(qiáng)按指數(shù)形

15、式衰減，因此，光的散射也使使射入介質(zhì)的光強(qiáng)按指數(shù)形式衰減，因此，穿過厚度為穿過厚度為l 的介質(zhì)透射光強(qiáng)為：的介質(zhì)透射光強(qiáng)為：)(0eII 為吸收系數(shù)，為吸收系數(shù)， 為散射系數(shù)，為散射系數(shù)， + 就稱為衰減系數(shù)。在就稱為衰減系數(shù)。在很多情況下，很多情況下， 和和 中一個(gè)往往比另一個(gè)小很多，因而可中一個(gè)往往比另一個(gè)小很多，因而可以忽略。以忽略。光的吸收、散射和色散三三. 散射光強(qiáng)的角分布和偏振態(tài)散射光強(qiáng)的角分布和偏振態(tài)實(shí)驗(yàn)表明，散射光的強(qiáng)度隨光的方向而變化，自然實(shí)驗(yàn)表明，散射光的強(qiáng)度隨光的方向而變化，自然光入射時(shí)，散射光強(qiáng)滿足下式：光入射時(shí)，散射光強(qiáng)滿足下式：)cos1 (20 II 是散射光方向

16、與入射光方向之間的夾角。是散射光方向與入射光方向之間的夾角。入射光方向入射光方向散射光方向散射光方向可見，可見，散射光散射光強(qiáng)的分布是對(duì)強(qiáng)的分布是對(duì)于光的傳播方于光的傳播方向及垂直于光向及垂直于光的傳播方向是的傳播方向是對(duì)稱的。對(duì)稱的。光的吸收、散射和色散xy假設(shè)入射光是線偏振的，傳播方向沿著假設(shè)入射光是線偏振的，傳播方向沿著Z軸，如圖。設(shè)軸，如圖。設(shè)在各向同性的介質(zhì)中有一粒子在各向同性的介質(zhì)中有一粒子P。當(dāng)光與粒子相遇時(shí)，使當(dāng)光與粒子相遇時(shí)，使P作作受迫振動(dòng)，所形成的電矢量受迫振動(dòng)，所形成的電矢量也平行于也平行于X軸。由此產(chǎn)生的軸。由此產(chǎn)生的次波為球面波。光波又是橫次波為球面波。光波又是橫波

17、，振動(dòng)方向與傳播方向垂波，振動(dòng)方向與傳播方向垂直。在各個(gè)方向的振幅應(yīng)等直。在各個(gè)方向的振幅應(yīng)等于最大振幅在相應(yīng)方向的投于最大振幅在相應(yīng)方向的投影。影。雖然從光源發(fā)出的光是自然光，但從正側(cè)方用檢偏器檢雖然從光源發(fā)出的光是自然光，但從正側(cè)方用檢偏器檢查發(fā)現(xiàn)，散射光是線偏振的，沿著斜側(cè)面觀察發(fā)現(xiàn)是部查發(fā)現(xiàn)，散射光是線偏振的，沿著斜側(cè)面觀察發(fā)現(xiàn)是部分偏振光，只有正對(duì)著入射方向觀察時(shí)，透射光才是自分偏振光，只有正對(duì)著入射方向觀察時(shí)，透射光才是自然光。然光。光的吸收、散射和色散xyA ABBDD因此，在赤道平面因此，在赤道平面ABA B 上的個(gè)電的振幅最大，在上的個(gè)電的振幅最大，在兩極兩極D和和D 處，振

18、幅等于處，振幅等于零。零。不在赤道平面的任一點(diǎn)不在赤道平面的任一點(diǎn)F越越靠近赤道平面振幅越大。靠近赤道平面振幅越大。F如果入射光的矢量如果入射光的矢量E改為平行于改為平行于Y軸線偏振光，則散射軸線偏振光，則散射光的振幅情況將上圖轉(zhuǎn)光的振幅情況將上圖轉(zhuǎn)90即可得到。即可得到。自然光的電矢量在自然光的電矢量在xoy平面內(nèi)沿著一切可能的方向振動(dòng)，平面內(nèi)沿著一切可能的方向振動(dòng)，可平均分成沿著可平均分成沿著x和和y方向振動(dòng)的兩個(gè)線偏振光。被粒方向振動(dòng)的兩個(gè)線偏振光。被粒子散射時(shí)，各個(gè)方向上的振幅可看成是以上兩個(gè)分振子散射時(shí)，各個(gè)方向上的振幅可看成是以上兩個(gè)分振動(dòng)的合成。如圖動(dòng)的合成。如圖光的吸收、散射和

19、色散圖中可以看出，沿著圖中可以看出，沿著PA、PA 、PD、PD、PF等正側(cè)等正側(cè)面觀察時(shí)，散射光都是線面觀察時(shí)，散射光都是線偏振光。振動(dòng)面垂直于入偏振光。振動(dòng)面垂直于入射光的傳播方向。射光的傳播方向。PxyA ABBDDzF沿著光的傳播方向仍為沿著光的傳播方向仍為自然光；從其他方向觀自然光；從其他方向觀察時(shí)，散射光是部分偏察時(shí)，散射光是部分偏振光。振光。以上討論的散射介質(zhì)，假設(shè)它的分子本身是各向同性以上討論的散射介質(zhì)，假設(shè)它的分子本身是各向同性的。如果介質(zhì)分子本身就是各向異性的，情況就要復(fù)的。如果介質(zhì)分子本身就是各向異性的，情況就要復(fù)雜的多。雜的多。光的吸收、散射和色散例如當(dāng)線偏振光照射某些

20、氣體或液體時(shí)，從側(cè)面觀察例如當(dāng)線偏振光照射某些氣體或液體時(shí)，從側(cè)面觀察時(shí)，散射光變成了部分偏振光（有些情況透射光也變時(shí)，散射光變成了部分偏振光（有些情況透射光也變成了部分偏振光）。這種現(xiàn)象稱為成了部分偏振光）。這種現(xiàn)象稱為退偏振退偏振。以以Ix和和Iy分別表示散射光沿著分別表示散射光沿著x軸和軸和y軸振動(dòng)的強(qiáng)度，軸振動(dòng)的強(qiáng)度，則散射部分偏振光的偏振度為：則散射部分偏振光的偏振度為：xyxyIIIIP通常又引入通常又引入退偏振度退偏振度的概念：的概念：P1光的吸收、散射和色散例如：例如：;%7:;%14:;%4:;%1:2222COgasCSNH退偏振這一現(xiàn)象的解釋也是瑞利提出的。他認(rèn)為退退偏振

21、這一現(xiàn)象的解釋也是瑞利提出的。他認(rèn)為退偏振度與散射分子的光學(xué)性質(zhì)各向異性有關(guān)。在這偏振度與散射分子的光學(xué)性質(zhì)各向異性有關(guān)。在這種分子里電極化的方向一般不與光波的電矢量方向種分子里電極化的方向一般不與光波的電矢量方向相同。測(cè)量退偏振度可以判斷分子的各向異性，因相同。測(cè)量退偏振度可以判斷分子的各向異性，因此也可以用來(lái)判斷分子的結(jié)構(gòu)。此也可以用來(lái)判斷分子的結(jié)構(gòu)。光的吸收、散射和色散6.3 光的色散光的色散 Dispersion of Light光在介質(zhì)中的傳播速度光在介質(zhì)中的傳播速度v 隨波長(zhǎng)而異的現(xiàn)象，亦即介質(zhì)隨波長(zhǎng)而異的現(xiàn)象，亦即介質(zhì)的折射率隨著波長(zhǎng)而變化，這種現(xiàn)象稱為的折射率隨著波長(zhǎng)而變化，這

22、種現(xiàn)象稱為光的色散光的色散。1672年牛頓首先利用三棱鏡的色散效應(yīng)把日光分解為年牛頓首先利用三棱鏡的色散效應(yīng)把日光分解為彩色光帶。彩色光帶。為了表征介質(zhì)折射率隨波長(zhǎng)的變化快慢程度和趨勢(shì)，引為了表征介質(zhì)折射率隨波長(zhǎng)的變化快慢程度和趨勢(shì)，引入介質(zhì)色散率的概念。入介質(zhì)色散率的概念。 定義為：介質(zhì)的折射率對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)，即介質(zhì)的色散率定義為：介質(zhì)的折射率對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)，即介質(zhì)的色散率為：為：dn/d 光的吸收、散射和色散光的吸收、散射和色散一一. 正常色散正常色散測(cè)量不同波長(zhǎng)的光線通過棱鏡的偏轉(zhuǎn)角，就可算出棱測(cè)量不同波長(zhǎng)的光線通過棱鏡的偏轉(zhuǎn)角，就可算出棱鏡材料的折射率鏡材料的折射率n與波長(zhǎng)與波長(zhǎng)之間的依賴

23、關(guān)系曲線，即之間的依賴關(guān)系曲線，即色色散曲線。散曲線。實(shí)驗(yàn)表明：凡在可見光范實(shí)驗(yàn)表明：凡在可見光范圍內(nèi)無(wú)色透明的物質(zhì)，它圍內(nèi)無(wú)色透明的物質(zhì)，它們的色散曲線形式上很相們的色散曲線形式上很相似，其間有許多共同特點(diǎn)，似，其間有許多共同特點(diǎn)，如如n隨隨的增加而單調(diào)下降的增加而單調(diào)下降，且下降率在短波一端更大，且下降率在短波一端更大，等等。這種色散稱為等等。這種色散稱為正常正常色散色散。光的吸收、散射和色散當(dāng)白光通過介當(dāng)白光通過介質(zhì)發(fā)生正常色質(zhì)發(fā)生正常色散時(shí)，白光中散時(shí)，白光中不僅紫光比紅不僅紫光比紅光偏折的厲害，光偏折的厲害，而且在所形成而且在所形成的光譜中，紫的光譜中，紫端比紅端展得端比紅端展得更開

24、。更開。1836年科希（年科希（uchy，1789-1857)給出一個(gè)正常色散的折給出一個(gè)正常色散的折射率隨波長(zhǎng)變化的射率隨波長(zhǎng)變化的經(jīng)驗(yàn)公式。經(jīng)驗(yàn)公式。光的吸收、散射和色散正常色散的經(jīng)驗(yàn)公式：正常色散的經(jīng)驗(yàn)公式：42CBAn上式稱為上式稱為科希公式，科希公式，式中式中A，B，C是與物質(zhì)有關(guān)的是與物質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定，當(dāng)波長(zhǎng)變化范圍不常數(shù)，其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定，當(dāng)波長(zhǎng)變化范圍不大時(shí)，科希公式可只取前兩項(xiàng)，即大時(shí)，科希公式可只取前兩項(xiàng)，即2BAn則介質(zhì)的色散率為：則介質(zhì)的色散率為：32BddnA、B均為正值，上式表明，折射率和色散率的數(shù)值均為正值，上式表明，折射率和色散率的數(shù)

25、值都隨波長(zhǎng)的增加而減小，當(dāng)發(fā)生正常色散時(shí)，介質(zhì)的都隨波長(zhǎng)的增加而減小，當(dāng)發(fā)生正常色散時(shí)，介質(zhì)的色散率小于零。色散率小于零。光的吸收、散射和色散對(duì)介質(zhì)有強(qiáng)烈吸收的波段稱為對(duì)介質(zhì)有強(qiáng)烈吸收的波段稱為吸收帶吸收帶。實(shí)驗(yàn)表明，在強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)表明，在強(qiáng)烈吸收的波段，色散曲線的形狀與正常色散曲線大不相烈吸收的波段，色散曲線的形狀與正常色散曲線大不相同。同。 二二. 反常色散反常色散若向紅外區(qū)域延伸，若向紅外區(qū)域延伸，并接近吸收帶時(shí)，色并接近吸收帶時(shí)，色散曲線開始與科希公散曲線開始與科希公式偏離（見圖中式偏離（見圖中R點(diǎn)）。點(diǎn)）。 如圖所示為一種在可見光區(qū)域內(nèi)透明的物質(zhì)（如如圖所示為一種在可見光區(qū)域內(nèi)透明的物質(zhì)

26、（如石英）在紅外區(qū)域中的色散曲線，在可見光區(qū)域內(nèi)色散石英）在紅外區(qū)域中的色散曲線，在可見光區(qū)域內(nèi)色散是正常的，曲線（是正常的，曲線（PQ段）滿足科希公式。段）滿足科希公式。光的吸收、散射和色散在吸收帶內(nèi)因光極弱，很難推測(cè)到折射率的數(shù)據(jù)。過在吸收帶內(nèi)因光極弱，很難推測(cè)到折射率的數(shù)據(jù)。過了吸收帶，色散曲線（了吸收帶，色散曲線（ST段）又恢復(fù)正常的形式，并段）又恢復(fù)正常的形式，并滿足科希公式。滿足科希公式。在吸收帶內(nèi)，折射率隨波長(zhǎng)的增加而增加，即在吸收帶內(nèi)，折射率隨波長(zhǎng)的增加而增加，即dn/d 0,與正常色散相反，這種現(xiàn)象稱為與正常色散相反，這種現(xiàn)象稱為反常色散。反常色散。應(yīng)該指出：所謂應(yīng)該指出：所謂“反常反常”只是歷史上的原因?，F(xiàn)象本只是歷史上的原因。現(xiàn)象本身恰反映了在吸收帶內(nèi)普遍遵從的色散規(guī)律。身恰反映了在吸收帶內(nèi)普遍遵從的色散規(guī)律。所有介質(zhì)在透明波段所有介質(zhì)在透明波段表現(xiàn)出正常色散；而表現(xiàn)出正常色散；而在吸收帶內(nèi)表現(xiàn)出反在吸收帶內(nèi)表現(xiàn)出反常色散。常色散。光的吸收、散射和色散三三. 色散的觀察色散的觀察1672年牛頓首先利用交叉棱鏡法將色散曲線非常直觀年牛頓首先利用交叉棱鏡法將色