《光学教程》第五版 姚启钧 第六章 光的吸收、散射和0

6.2
吸收定律
6.2.1 一般吸收和选择吸收
一般吸收——吸收比较弱，基本不随波长而变化。
选择吸收——吸收比较强，随波长发生急剧变化。 自然界的物质都具有选择吸收，理想的一般吸收不存在， 只能在一小段范围内。 一般吸收区域 I 选择吸收区域

6.2.2 吸收定律
强度为I0 的平行光束进入厚度为l的均匀物 质后，强度变为：
I I 0e l ——朗伯定律 I0 —吸收系数，单位cm-1 1.与媒质有关
I
2.与波长有关——一般吸收区域小，基本不变 选择吸收区域大，随波长急剧变化 化学上： I I 0e A C l
l
C—溶液浓度 A —与溶质性质有关
朗伯定律是吸收光谱的基本原理。入射的有连续波长分布 的光，透过物质后，在选择吸收区域，在有些波长范围被
６.3.3
瑞利散射
瑞利散射——线度小于光的波长的微粒对入射光 的散射现象。 散射光强度：
I
1

4
——瑞利定律
６.3.6
分子散射
分子无规则运动造成物质分子密度的涨落， 即物质分子不规则聚集，尺度小于微粒。 散射光强度与波长成反比的作用更明显。
大气散射，一部分来自微粒散射，大部分由于分子散射
现象：晴朗天空呈兰色
dn 0 d
dn 0 d
（一般吸收区域）
反常色散区域—不遵循科希色散公式，
（选择吸收区域） n
I
反常区


a——吸收系数，
s——散射系数
——衰减系数
a s
6.３.１ 非均匀介质中的散射
物质中散布折射率不同的其它物质 非均匀介质 微粒散射
物质分子不规则聚集
分子散射
特点： 无规则排列，尺度小于波长， 彼此间距离大于波长。
６.3.2 散射和反射、漫射和衍射现象的区别
反射——理想界面，物体线度远大于波长,表面的凹凸 远小于波长。 漫射——非理想界面，可看成许多无规小镜面，向各 方向反射。 衍射——个别不均匀区域造成的，线度可与光的 波长相比拟。 散射——大量，无规则排列，不均匀小区域集合 造成的，线度可比光的波长小，且小区 域间发生不相干叠加。
强烈吸收，形成吸收光谱
反映原子、分子结构特征——原子光谱、红外光谱 大气窗口——空间遥感探测、气象等研究
6.3 瑞利散射
6.3.1 非均匀介质中的散射
光的散射——光束通过光学性质不均匀的物质时， 向侧向传播的现象。 原传播方向上的光强： I
IБайду номын сангаас0e
a s l
I 0e
l
第六章 光的吸收、散射和色散
*6.1 电偶极辐射对反射和折射现象的解释 6.2 吸收定律 6.3 瑞利散射 6.4 正常色散和反常色散 *6.5 光的相速度和群速度
光的吸收、散射和色散都是光与物质的相互作用， 真空中无这些现象。 吸收——光能在媒质中转化为热量 散射——光向侧向传播 色散——在媒质中传播速度随频率变化
太阳早晚红、中午白 为什么用红色信号灯 云由小水滴组成，颗粒较大，散射与波长关系不大， 则呈白色
6.4 正常色散和反常色散
6.4.1 正常色散
色散 ——n()随光频率变化。
n A
B

2

C

4
——经验公式
A, B, C 为正的常量，它们与材料的性质有关。
6.4.2 反常色散
正常色散区域—遵循科希色散公式，