波长与折射率色散曲线图
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光的吸收、散射和色散基本概述
例1. 南北极探险用： “太阳罗盘”（利用阳光散射的偏振性） 辨别方向（因磁罗盘在南北极无用）.
例2. 蜜蜂靠天空光的偏振性辨别方向（蜜蜂的眼睛中有对偏振 敏感的器官）
2) 纯净气体或液体的散射（分子散射）
分子热运动，引起密度起伏，形成非均匀的小 “区 域” ，发出次波，造成非相干迭加。
米— 德拜，廷德尔散射 ( d >λ/20 ). 散射光强与λ无关 白光散射,也可以为是衍射的结果. 例: 白云、雾、白烟.
偏振度： P I y - I x Iy + Ix
通常又用退偏度计算
1-P
五、散射光的强度
光沿x轴传播，在xoz平面观察: I y I0
o
y
x
q
z
q a IzI0si2nI0co 2 s 余弦定律
a IIy+IzI0(1+co 2 )s
Iy Iz ∴ I 是部分偏振光.
y
q
z
ax
c
当 a2时IIyI0 为线偏振光.
直线传播 机理：介质中的电子在光波电磁场作用下作受迫振动,消耗能量,
发射次波，由于介质的小范围的不均匀性.
r r(r)产生衍射（即散射）.
三、瑞利散射
分子散射的理论首先是由瑞利提出来的，瑞利认为由 于分子的热运动破坏了分子间固定的位置关系，使分 子所发出的次波不再相干，因而产生了旁向散射光。 是分子所发的次波，到达观察点没有固定的相位关系， 是不相干叠加。
I
I0e-AAc
la
- 与浓度无关的常数
.
a - 吸收系数. a
C - 溶液的浓度.
A - 与浓度无关的常数 .
a - 稀溶液 :a C
a
a
例2. 蜜蜂靠天空光的偏振性辨别方向（蜜蜂的眼睛中有对偏振 敏感的器官）
2) 纯净气体或液体的散射（分子散射）
分子热运动，引起密度起伏，形成非均匀的小 “区 域” ，发出次波，造成非相干迭加。
米— 德拜，廷德尔散射 ( d >λ/20 ). 散射光强与λ无关 白光散射,也可以为是衍射的结果. 例: 白云、雾、白烟.
偏振度： P I y - I x Iy + Ix
通常又用退偏度计算
1-P
五、散射光的强度
光沿x轴传播，在xoz平面观察: I y I0
o
y
x
q
z
q a IzI0si2nI0co 2 s 余弦定律
a IIy+IzI0(1+co 2 )s
Iy Iz ∴ I 是部分偏振光.
y
q
z
ax
c
当 a2时IIyI0 为线偏振光.
直线传播 机理：介质中的电子在光波电磁场作用下作受迫振动,消耗能量,
发射次波，由于介质的小范围的不均匀性.
r r(r)产生衍射（即散射）.
三、瑞利散射
分子散射的理论首先是由瑞利提出来的，瑞利认为由 于分子的热运动破坏了分子间固定的位置关系，使分 子所发出的次波不再相干，因而产生了旁向散射光。 是分子所发的次波，到达观察点没有固定的相位关系， 是不相干叠加。
I
I0e-AAc
la
- 与浓度无关的常数
.
a - 吸收系数. a
C - 溶液的浓度.
A - 与浓度无关的常数 .
a - 稀溶液 :a C
a
a
半导体光学7色散曲线
u2n ,0 u2n 2,0 AM , u2n 1,0 u2n 1,0 Am ..
将以上所设的方程的解代入运动方程，可
得以下方程组：
2D coskaAM 2D 2m Am 0. 2D 2M AM 2D coskaAm 0,
若 AM 0,Am 0 不存在,以上方程组的
动方程.因此,驻波不会沿z方向传播.群速
度为零,这表示驻波能量稳定！！！
●平移倒格矢 G
2l
a
l
取整),色散曲
线可以从第一布里渊区移到第一布里渊
区之外.但是，
k G
4D M
sin
k
G a
2
4D M
sin
k
2 a
2
l a
4D M
sin
ka
2l
2
4D M
sin
ka
2
k .
k k G 格波频率相同.
OP：GaAs,AlAs 不重叠，驻波.
满足 niai
m ,m
2
1,2,3 ;i
A,B .
kzm
2
2m 2niai
m
niai
,
m 1,2,3 ;i A,B .
AP：GaAs,AlAs 接近,为传播模.折叠效应
是界面处AP周期性多次反射相干叠加结果.
9.9 混晶中声子 1.混晶
2
D
1
m
1
M
D
1
m
1
M
,
12
D
1
m
1
M
D
1
m
1
M
2D
1
m
1
M
,光学支
将以上所设的方程的解代入运动方程，可
得以下方程组：
2D coskaAM 2D 2m Am 0. 2D 2M AM 2D coskaAm 0,
若 AM 0,Am 0 不存在,以上方程组的
动方程.因此,驻波不会沿z方向传播.群速
度为零,这表示驻波能量稳定！！！
●平移倒格矢 G
2l
a
l
取整),色散曲
线可以从第一布里渊区移到第一布里渊
区之外.但是，
k G
4D M
sin
k
G a
2
4D M
sin
k
2 a
2
l a
4D M
sin
ka
2l
2
4D M
sin
ka
2
k .
k k G 格波频率相同.
OP：GaAs,AlAs 不重叠，驻波.
满足 niai
m ,m
2
1,2,3 ;i
A,B .
kzm
2
2m 2niai
m
niai
,
m 1,2,3 ;i A,B .
AP：GaAs,AlAs 接近,为传播模.折叠效应
是界面处AP周期性多次反射相干叠加结果.
9.9 混晶中声子 1.混晶
2
D
1
m
1
M
D
1
m
1
M
,
12
D
1
m
1
M
D
1
m
1
M
2D
1
m
1
M
,光学支
第21章 光的色散
第二十一章 光的吸收、散射和色散 （2）光的吸收的电子论解释
在实际情况中，振子的振动就是衰减的阻尼振动。在外 电场的作用下，受迫振动的振幅为
x
x ei(t) 0
m(02
eE0
2
eit
ir)
则
r
1
Ne2
m0[(02 2 )
ir]
显然n是一复数，令 n n1 in。2 则在介质中沿x方向传播 的折射光可表示为
极化强度 P Np Nex Nex0eit
P与 E的比值为
r
1
P 0E
Nex0eit 0 Eeit
Ne2
m0 (02 2 )
式中 r n2 。上式可写成
n2
1 4 2 Ne2
m0c2
•
•
上式称为色散塞尔迈尔公式，它比科希公式更符合实际。当
时，用二项式定理把它展开即得到描述色散的科希公式。
二 瑞利散射
线度小于光的波长的微粒对入射光的散射现象通常称为瑞利 散射。
第二十一章 光的吸收、散射和色散
规律： （1）散射光的强度与波长的四次方成反比
Is ()
f () 4
（2）散射光的强度与方向有关
I I /（2 1 cos2 )
（3）散射光具有确定的振动方
向，也就是说，它是偏振光。 三 喇曼散射
◆洛仑兹电子理论所提出的电偶极子模型定性方面能与实验结果大体 相符，物理图象简明。按照这一模型，可以计算出介质中光的传播速 度和折射率，也可以求得光对介质的吸收系数。
二 色散和吸收的电子论解释
（1）关于色散的电子论解释
假设色散介质中只有一个电子，分子间没有相互作用，
当电子偏离平衡位置的位移为 时，其电偶极距 P ex，根据
物理光学课件：1_4光的吸收色散和散射
正常色散：dn/d<0，出现于介质的一般吸收光谱区域 反常色散：dn/d>0，出现于介质的选择吸收光谱区域
(2) 准确测定法
利用最小偏向角原理，分别测量出棱镜物质对不同波长单色光的折射
率，从而精确地得到n 曲线。
实验色散曲线
n
重火石玻璃
1.70
1.60
1.50 1.40
0
可见光
轻火石玻璃
水晶 冕玻璃
固有频率0附近的折射率与吸收（经典电子理论）
M
N
在反常色散区ＭＮ内出现 折射率c 2
2
n2
反常色散曲线
特点：折射率随波长的增大而增大，即色散率
dn 0
d
一种物质的全部色散曲线：各波段的正常色散曲线与反常色散 曲线之总和
特点：
图11-29 一种介质的全波段色散曲线
特点： 在选择吸收区，折射率随波长出现突变。在选择吸收区两侧， 折射率随波长迅速变化，并且在长波一侧的折射率远大于短波一侧。 远离吸收区处，折射率随波长的变化表现为正常色散特征。
结论：反常色散并不反常。它反映了介质在选择吸收区及其附近的 色散特征。如果介质在某一光谱区出现反常色散，则一定表 明介质在该波段具有强烈的选择吸收特性。而在正常色散的 光谱区，介质则表现为均匀吸收特性。
(一) 物质对光吸收的一般规律 1 朗伯定律：
设光通过厚度为dx的介质层时， 光强由I减少为（I－dI），则有：
dI = Idx
成立，
积分可得通过厚度为L的介质后的光强 I ，
I0
I dI
l
dx
I I0
0
I I0el
—— 吸收系数, 单位长度上的光强吸收率
这就是布格尔定律或朗伯定律。
(2) 准确测定法
利用最小偏向角原理，分别测量出棱镜物质对不同波长单色光的折射
率，从而精确地得到n 曲线。
实验色散曲线
n
重火石玻璃
1.70
1.60
1.50 1.40
0
可见光
轻火石玻璃
水晶 冕玻璃
固有频率0附近的折射率与吸收（经典电子理论）
M
N
在反常色散区ＭＮ内出现 折射率c 2
2
n2
反常色散曲线
特点：折射率随波长的增大而增大，即色散率
dn 0
d
一种物质的全部色散曲线：各波段的正常色散曲线与反常色散 曲线之总和
特点：
图11-29 一种介质的全波段色散曲线
特点： 在选择吸收区，折射率随波长出现突变。在选择吸收区两侧， 折射率随波长迅速变化，并且在长波一侧的折射率远大于短波一侧。 远离吸收区处，折射率随波长的变化表现为正常色散特征。
结论：反常色散并不反常。它反映了介质在选择吸收区及其附近的 色散特征。如果介质在某一光谱区出现反常色散，则一定表 明介质在该波段具有强烈的选择吸收特性。而在正常色散的 光谱区，介质则表现为均匀吸收特性。
(一) 物质对光吸收的一般规律 1 朗伯定律：
设光通过厚度为dx的介质层时， 光强由I减少为（I－dI），则有：
dI = Idx
成立，
积分可得通过厚度为L的介质后的光强 I ，
I0
I dI
l
dx
I I0
0
I I0el
—— 吸收系数, 单位长度上的光强吸收率
这就是布格尔定律或朗伯定律。
光的色散ppt
实验方法
光源选择
需要使用棱镜、白纸、单色光源、尺子等。
实验器材
在室内或室外安静、无风的环境下进行，确保实验结果的准确性。
实验环境
实验步骤
1. 将棱镜放在白纸上，调整棱镜的角度，使光线能够折射到白纸上。
3. 观察并记录不同颜色光线的折射角度，以及它们在白纸上的色散情况。
2. 将单色光源对准棱镜，调整距离，使光线能够照射到棱镜上。
光谱仪
光谱仪是一种能够产生和测量光谱的仪器，可以用于分析物质的化学成分和性质。
分光仪器
光的干涉实验
通过使用分光仪器，可以产生不同颜色的光干涉条纹，从而研究光学干涉现象和物质的性质。
光的衍射实验
通过使用分光仪器，可以研究光的衍射现象和物质的性质，例如研究光学纤维和光学波导等。
光学实验
通过使用光的色散原理，可以拍摄出彩色照片，使得照片中的颜色更加真实和自然。
2023
光的色散ppt
目录
contents
光的色散现象光的色散的应用光的色散的研究发展光的色散对生活的影响光的色散的实验方法及步骤总结与展望
光的色散现象
01
光的色散定义：复色光分解为单色光的现象。
光的色散定义当一束光通过棱镜时，不同波长的光会发生不同程度的折射，从而导致光的分离，形成不同的颜色。这种现象被称为光的色散。
在信息科学领域，光的色散可以实现高速、大容量的光通信和信息处理。
在生物医学领域，光的色散可以用于生物组织成像和疾病诊断等方面，有助于医学研究和诊断技术的发展。
对实际应用的展望
THANK YOU.
谢谢您的观看
光的色散定义
光的色散实验
01
02
03
04
05
光源选择
需要使用棱镜、白纸、单色光源、尺子等。
实验器材
在室内或室外安静、无风的环境下进行，确保实验结果的准确性。
实验环境
实验步骤
1. 将棱镜放在白纸上，调整棱镜的角度，使光线能够折射到白纸上。
3. 观察并记录不同颜色光线的折射角度，以及它们在白纸上的色散情况。
2. 将单色光源对准棱镜，调整距离，使光线能够照射到棱镜上。
光谱仪
光谱仪是一种能够产生和测量光谱的仪器，可以用于分析物质的化学成分和性质。
分光仪器
光的干涉实验
通过使用分光仪器，可以产生不同颜色的光干涉条纹，从而研究光学干涉现象和物质的性质。
光的衍射实验
通过使用分光仪器，可以研究光的衍射现象和物质的性质，例如研究光学纤维和光学波导等。
光学实验
通过使用光的色散原理，可以拍摄出彩色照片，使得照片中的颜色更加真实和自然。
2023
光的色散ppt
目录
contents
光的色散现象光的色散的应用光的色散的研究发展光的色散对生活的影响光的色散的实验方法及步骤总结与展望
光的色散现象
01
光的色散定义：复色光分解为单色光的现象。
光的色散定义当一束光通过棱镜时，不同波长的光会发生不同程度的折射，从而导致光的分离，形成不同的颜色。这种现象被称为光的色散。
在信息科学领域，光的色散可以实现高速、大容量的光通信和信息处理。
在生物医学领域，光的色散可以用于生物组织成像和疾病诊断等方面，有助于医学研究和诊断技术的发展。
对实际应用的展望
THANK YOU.
谢谢您的观看
光的色散定义
光的色散实验
01
02
03
04
05
物理光学-光的色散
在一个较大的波段范围内都不只有一个吸收带，而 是有几个吸收带，这一点已由它的吸收光谱所证实。
2．反常色散
从电子论的观点看，用电荷与质量分别为 ej 和 mj 的不
同带电粒子谐振子与每个频率0j 相对应，这时的复折
射率 的n表达式应写为
n2 1+
j
N
j
e
2 j
1
0m j (02j 2 ) irj
M
L1
P1 P2
L2
N b
a
a1 b1
7.3 光的色散 (Dispersion of light)
如果没有棱镜 P2，由于P1 棱镜的色散所引起的分光作 用，在光屏上将得到水平方向的连续光谱ab。
M L1 P1
L2 N b a
7.3 光的色散 (Dispersion of light)
如果放置棱镜 P2，则由 P2 的分光作用,使得通过 P1 的 每一条谱线部向下移动。
7.3 光的色散 (Dispersion of light) 介质中的光速随光波波长变化的现象叫光的色散现象。
观察色散现象的最简单方法是利用棱镜的折射。
7.3 光的色散 (Dispersion of light)
通过狭缝 M 的白光经透镜 L1 后，成为平行光，该平
行光经 P1、P2 及 L2, 会聚于屏 N 上。
n
P
S
Q R 科希
2．反常色散 在吸收区，由于光无法通过，n 值也就测不出来了。
n
P
S
Q R 科希方程 T
0
可见光区
吸收带
图中蓝线是测量结果，红线是计算结果。
2．反常色散 当入射光波长越过吸收区后，光又可通过石英介质， 这时折射率数值很大,且随着波长的增加急剧下降。
2．反常色散
从电子论的观点看，用电荷与质量分别为 ej 和 mj 的不
同带电粒子谐振子与每个频率0j 相对应，这时的复折
射率 的n表达式应写为
n2 1+
j
N
j
e
2 j
1
0m j (02j 2 ) irj
M
L1
P1 P2
L2
N b
a
a1 b1
7.3 光的色散 (Dispersion of light)
如果没有棱镜 P2，由于P1 棱镜的色散所引起的分光作 用，在光屏上将得到水平方向的连续光谱ab。
M L1 P1
L2 N b a
7.3 光的色散 (Dispersion of light)
如果放置棱镜 P2，则由 P2 的分光作用,使得通过 P1 的 每一条谱线部向下移动。
7.3 光的色散 (Dispersion of light) 介质中的光速随光波波长变化的现象叫光的色散现象。
观察色散现象的最简单方法是利用棱镜的折射。
7.3 光的色散 (Dispersion of light)
通过狭缝 M 的白光经透镜 L1 后，成为平行光，该平
行光经 P1、P2 及 L2, 会聚于屏 N 上。
n
P
S
Q R 科希
2．反常色散 在吸收区，由于光无法通过，n 值也就测不出来了。
n
P
S
Q R 科希方程 T
0
可见光区
吸收带
图中蓝线是测量结果，红线是计算结果。
2．反常色散 当入射光波长越过吸收区后，光又可通过石英介质， 这时折射率数值很大,且随着波长的增加急剧下降。
人教版八年级物理上册：4.5 光的色散(共22张PPT)
无色透明的物体能透过所有颜色的色光
红玻璃只透过红光
蓝玻璃只透过蓝光
红纸只反射红光
绿纸只反射绿光
不透明物体的颜色：由它反射的色光决定
什么颜色的不透明物体只能反射什么 色光，其他颜色的色光则被它吸收 白色物体： 反射所有色光 黑色物体：吸收所有色光
原图
用红光照射下
用蓝光照射
2、色光的三原色与颜料的三原色不同 色光－红、绿、蓝 颜料－红、黃、蓝
3、色光的 混合与颜料 的混合规律
也不同
光
的
光 的
颜 色
色
散物
体
的
颜
色
色散：太阳光可以分解成红、橙、黄、 绿、蓝、靛、紫七种颜色的光。
三原色光：红、绿、蓝
光的混合：
透明物体的颜色：与物体透过的光的 颜色相同。 不透明物体的颜色：与物体反射的光 的颜色相同。 颜料的三原色：品红、黄、青 色彩的调配：
7.有色透明物体的颜色由它 透过的色光决定,有色的不 透明体的颜色由它 反射的色光 决定.
8.对各种颜色的色光都能吸收的物体颜色是 黑色.
9.对各种颜色的色光都能反射的物体颜色是:( A )
A.白色.
B.无色.
C.黑色.
D.不存在这种颜色.
10.一束光照到一张纸上,看到这张纸呈 现红色,那么这束光和这张纸是:( D )
1、太阳光通过一个玻璃三棱镜，被分解 成七种单色光，按偏折程度从小到大排列 ，其顺序是 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 ， 七色光带再通过第二个三棱镜镜 ，又可 以混合成 白 光。
2、彩虹是太阳光通过空中小水珠 色散 的 现象，彩虹的最上边是 红 色。
3、白光通过绿玻璃照到草地上，绿 草是 绿 颜色，照到小白兔身上， 小白兔是 绿 色。
红玻璃只透过红光
蓝玻璃只透过蓝光
红纸只反射红光
绿纸只反射绿光
不透明物体的颜色：由它反射的色光决定
什么颜色的不透明物体只能反射什么 色光，其他颜色的色光则被它吸收 白色物体： 反射所有色光 黑色物体：吸收所有色光
原图
用红光照射下
用蓝光照射
2、色光的三原色与颜料的三原色不同 色光－红、绿、蓝 颜料－红、黃、蓝
3、色光的 混合与颜料 的混合规律
也不同
光
的
光 的
颜 色
色
散物
体
的
颜
色
色散：太阳光可以分解成红、橙、黄、 绿、蓝、靛、紫七种颜色的光。
三原色光：红、绿、蓝
光的混合：
透明物体的颜色：与物体透过的光的 颜色相同。 不透明物体的颜色：与物体反射的光 的颜色相同。 颜料的三原色：品红、黄、青 色彩的调配：
7.有色透明物体的颜色由它 透过的色光决定,有色的不 透明体的颜色由它 反射的色光 决定.
8.对各种颜色的色光都能吸收的物体颜色是 黑色.
9.对各种颜色的色光都能反射的物体颜色是:( A )
A.白色.
B.无色.
C.黑色.
D.不存在这种颜色.
10.一束光照到一张纸上,看到这张纸呈 现红色,那么这束光和这张纸是:( D )
1、太阳光通过一个玻璃三棱镜，被分解 成七种单色光，按偏折程度从小到大排列 ，其顺序是 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 ， 七色光带再通过第二个三棱镜镜 ，又可 以混合成 白 光。
2、彩虹是太阳光通过空中小水珠 色散 的 现象，彩虹的最上边是 红 色。
3、白光通过绿玻璃照到草地上，绿 草是 绿 颜色，照到小白兔身上， 小白兔是 绿 色。
色散曲线表征材料光学特性及波长选择
色散曲线表征材料光学特性及波长选择引言：光学是研究光的传播、反射、吸收和干涉等现象的学科。
材料的光学特性对于光的传播以及与材料的相互作用至关重要。
色散曲线是一种常用的方法来描述材料的光学特性，它可以帮助我们了解材料对不同波长光的吸收和散射情况。
本文将介绍色散曲线的概念、其在材料光学特性表征中的重要性，并探讨如何选择适当的波长对材料进行研究。
一、色散曲线概述色散是指材料对光波波长的依赖关系。
当光线经过一个介质时，不同波长的光波会因材料的光学性质而产生不同的折射率。
色散曲线则是描述光波传播过程中折射率变化与波长变化的关系。
一般来说，折射率随着波长的增加而减小，这种现象称为正常色散；相反，折射率随波长增加而增大则称为反常色散。
二、色散曲线的重要性色散曲线是表征材料光学特性的重要工具，其具有以下几个重要作用：1. 材料鉴定和分类：不同材料的色散曲线各异，通过测量材料的色散曲线，我们可以确定材料的光学特性，从而将其分类和鉴定。
2. 特定波长的选择：通过分析材料的色散曲线，我们可以选择合适的波长来研究材料。
例如，对于某些材料，特定波长的光会被材料吸收，因此选择其他波长进行观察可以避免吸收干扰，得到更准确的结果。
3. 光学器件设计：色散曲线对于光学器件的设计非常关键，特别是在光纤通信领域。
通过选择适当的材料和波长，可以优化光学器件的性能和效率。
三、如何选择波长进行研究在材料研究过程中，选择合适的波长进行研究是非常重要的，下面给出一些选择波长的准则：1. 避免吸收峰和散射：当研究材料吸收性质时，需要避开材料吸收峰的波长进行实验，以免吸收干扰研究结果。
同时，如果材料对特定波长的光有强烈的散射现象，也应选择其他波长。
2. 最大灵敏度波长：材料在某些波长下可能具有最大的灵敏度。
在研究材料光学特性时，选择具有最大灵敏度的波长可以获得更准确的测量结果。
3. 窗口波长：对于某些材料，只有在特定的波长范围内才能观察到其光学特性。