眼鏡光學(xué)技術(shù)2康韻49課件

眼鏡光學(xué)技術(shù)2—光的吸收、散射和色散康韻光的吸收、散射和色散教學(xué)目標(biāo)知識(shí)要求能力要求思政要求光的吸收光的散射光的色散光的吸收分類光的散射分類光的色散認(rèn)識(shí)光的吸收、散射和色散會(huì)解釋有關(guān)現(xiàn)象耐心、細(xì)心、精益求精光的吸收、散射和色散光的吸收01光束越深入物質(zhì)，強(qiáng)度將越減弱光的能量被物質(zhì)吸收光的散射02光向各個(gè)方向散射光的色散03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光的吸收、散射和色散—光的吸收（AbsorptionofLight）一般吸收和選擇吸收（normalabsorption&selectiveabsorption）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)3.5~5.0μm的紅外光卻強(qiáng)烈吸收。

一般吸收選擇吸收

光的吸收、散射和色散—光的吸收（AbsorptionofLight）朗伯定律能量觀點(diǎn)稀溶液：，式中A是一個(gè)與濃度無關(guān)的常量，C為溶液的濃度。d，

為吸收系數(shù)光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）由于介質(zhì)中存在的微小粒子或分子（氣體、液體中隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的分子、原子）對(duì)光的作用，使光束偏離原來的傳播方向或波長(zhǎng)發(fā)生變化，向四周傳播的現(xiàn)象，稱為光的散射。光的散射定義散射不改變?cè)肷涔獾念l率瑞利散射米氏散射光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）散射改變?cè)肷涔獾念l率拉曼散射布里淵散射散射粒子的線度小于光的波長(zhǎng)的十分之一散射粒子的線度與光波長(zhǎng)同量級(jí)或大于光波光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）英國物理學(xué)家瑞利于1899年對(duì)小粒子散射又進(jìn)行了研究透射光散射光檢偏器探測(cè)器

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：從容器側(cè)面看到的散射光，帶有青藍(lán)色，透射光則帶有紅色。瑞利（LordRayleigh,1842-1919）1904年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）瑞利散射定律

假設(shè)白光中波長(zhǎng)720nm的紅光和波長(zhǎng)440nm的藍(lán)光具有相同的強(qiáng)度，問散射光中，藍(lán)光的強(qiáng)度與紅光的強(qiáng)度之比為：光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）米氏散射定律當(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。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云霧是白色的原因點(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光的吸收、散射和色散—光的散射（ScatteringofLight）

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，由于光的散射也使射入介質(zhì)的光強(qiáng)按指數(shù)形式衰減，因此，穿過厚度為l的介質(zhì)透射光強(qiáng)為：

為吸收系數(shù)，

為散射系數(shù)，

+

就稱為衰減系數(shù)。在很多情況下，

和

中一個(gè)往往比另一個(gè)小很多，因而可以忽略光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）1672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光的色散光在介質(zhì)中的傳播速度v

隨波長(zhǎng)而異的現(xiàn)象，亦即介質(zhì)的折射率隨著波長(zhǎng)而變化為了表征介質(zhì)折射率隨波長(zhǎng)的變化快慢程度和趨勢(shì)，定義為：介質(zhì)的折射率對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)，介質(zhì)的色散率dn/d

光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）正常色散凡在可見光范圍內(nèi)無色透明的物質(zhì)，它們的色散曲線形式上很相似，其間有許多共同特點(diǎn)，如n隨λ的增加而單調(diào)下降，且下降率在短波一端更大色散曲線測(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n與波長(zhǎng)λ之間的依賴關(guān)系曲線光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）當(dāng)白光通過介質(zhì)發(fā)生正常色散時(shí)，白光中不僅紫光比紅光偏折的厲害，而且在所形成的光譜中，紫端比紅端展得更開。正常色散的經(jīng)驗(yàn)公式（科希公式）色散率的數(shù)值隨波長(zhǎng)的變化規(guī)律？介質(zhì)的色散率正負(fù)？光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）反常色散對(duì)介質(zhì)有強(qiáng)烈吸收的波段稱為吸收帶。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同

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)象稱為反常色散光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）正常色散的觀察-牛頓的交叉棱鏡法(a)去掉棱鏡P2時(shí)，觀察平面上得到沿水平方向展開的連續(xù)光譜AB'。去掉棱鏡P1時(shí)，光譜只沿豎直方向展開。(b)P1和P2材料性質(zhì)相同時(shí)，展開的光譜帶呈直線狀，與水平面有一定夾角。P1和P2材料性質(zhì)不同時(shí)，兩個(gè)棱鏡對(duì)于任意給定波長(zhǎng)的譜線所產(chǎn)生的偏向不同，從而使整個(gè)光譜帶發(fā)生彎曲。(c)此時(shí)彎曲光譜的形狀近似反映了折射率隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系曲線。光的吸收、散射和色散—光的色散（DispersionofLight）反常色散的觀察-伍德的交叉棱鏡法1904年伍德（R.W.Wood)曾用交叉棱鏡法觀察了鈉蒸汽的色散。當(dāng)鈉被蒸發(fā)時(shí)，由于管V內(nèi)