第8章光的吸收色散和散射ppt课件.ppt
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1、第8章 光的吸收、色散和散射,8.1 光与物质相互作用的经典理论,一、经典理论的基本方程1、思路:r(位移矢量)p(电偶极矩)P(极化强度)(电极化率)n2、光与物质相互作用经典理论的基本方程(作强迫振动的电子的运动方程)为:f 是弹性系数,g是阻尼系数,E是入射光场,若入射光场为:,引入衰减系数=g/m,固有频率0后,方程变为:,二、介质的复折射率,1、介质复折射率的推导略2、电极化率的推导式:其实部和虚部为:,3、复折射率,将折射率表示成实部和虚部形式,则有:若介质为稀薄气体,有:,全波段曲线,8.1 光的吸收,一、光吸收定律1、光的吸收:光通过介质后,光能转变为其它形式的能量而使光强度减
2、弱的现象,称为光的吸收。2、朗伯(Lanbert)定律:光强的减弱dI正比于I和dx的乘积,即:,3、吸收系数和消光系数的关系,不同介质的吸收系数值差异很大,介质的吸收性能与波长有关。除真空外,没有任何一种介质对任何波长的电磁波均完全透明。,4、比尔(Beer)定律,对于气体和融解于不吸收光的溶剂中的物质,吸收系数正比于单位体积中的吸收分子数,即正比于吸收物质的浓度。注意:朗伯定律对线性介质适用;比尔定律适用于低浓度溶液。,二、一般吸收与选择吸收,1、吸收的分类:一般吸收和选择吸收。2、一般吸收:介质对光的吸收很弱,且随波长变化不大。如稠密介质吸收区 远离的吸收0的吸收。3、选择吸收:介质对光
3、的吸收强烈,且随波长剧烈变化。如稀薄气体吸收区在 0的吸收。4、吸收理论应用:激光稳频,空间光学 和红外空间应用中应用波段的选择.。,5、从整个电磁波谱的角度考察,一般吸收的介质是不存在的。,大气窗口图:,三、吸收光谱,吸收光谱的获得:具有连续谱的光通过吸收物质后再经过光谱仪展成光谱时,就得该物质的吸收光谱。吸收光谱的解释;例子,激光物质的吸收光谱。,8.3 光的色散,一、色散的基础知识1、色散:介质的折射率(或光速)随光波长变化的现象。2、观察色散的牛顿正交棱镜法,3、色散率定义:介质折射率n在波长附近随波长的变化率dn/d,在数值上等于介质对于附近单位波长差的两单色光的折射率之差。4、色散
4、的应用:用作分光元件的三棱镜,应采用色散大的材料,用来改变光路方向的三棱镜,则需采用色散小的材料。,二、正常色散与反常色散,1、正常色散:介质的折射率随波长的增加而减小的色散。即:dn/d0,且变化缓慢。2、正常色散的特点:波长越短折射率愈大;波长愈短折射率随波长变化愈大;折射率大的材料色散率也愈大。,3、正常色散的经验公式柯西公式,表达式:对可见光波段无色透明的材料,柯西公式有相当高的准确度。只适用正常色散。由柯西公式得到的色散率:,4、反常色散:折射率n随波长增大(或光频率的减少)而单调增加,即色散率dn/d0,且在附近区域变化剧烈。,1862年勒鲁在观察蒸气的色散现象时发现的,孔脱系统的
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