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光的吸收、散射和色散
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定义：光通过介质后出现的出射光强小于入射光强的现象。
解释：用经典电磁理论中的振子模型解释：光能 振动能
热能。
2·1 吸收定律
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：
成立，
积分可得通过厚度为l的介质后的光强 I ，
这就是朗伯定律，式中a称吸收系数。
I0
I
I-dI
dx
x
x+dx
l
X
§2 光的吸收
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比尔定律：
实验表明：在浓度较低的溶液中，吸收系数a与溶液浓度C成正
比，a=A·C。A为与溶液浓度C无关的常数，表征物
质的分子特性。
代入a与C的关系，朗伯定律变形为:
这称为比尔定律。利用比尔定律通过测量 I 可得溶液的浓度C。
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2·2 吸收类型
一般吸收： a值很小且不随波长发生明显变化，即呈现所谓
“透明”状态。
选择吸收： a值很大且随波长发生急剧变化，即呈现“不透明”
的状态。
吸收普遍存在于一切介质中，任何介质中都可发生两种类
型的吸收，关键取决于波长。
2·3 吸收光谱
产生连续光谱的光源在通过介质后会产生吸收，所形成的
光谱为吸收光谱，如图6－5所示。吸收系数大的位置出现谱线
消失。
用 途：物质的定量分析；气象、天文研究。
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定义：光通过某些介质时，在偏离正常传播方向上有光出射的
现象。
3·1 散射类型
1、 瑞利散射
发生于混浊介质中。原因是在均匀介质中包含许多线度
比波长更小的、折射率不同的其他物质的微粒。
2 、分子散射
发生于表面看来均匀纯净的介质中。原因是介质中分子
密度 起伏破坏了介质的均匀性而导致。
§3 光的散射
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3·2 散射定律
正常传播方向上的光强:
因为散射分散了正常传播方向上的光能量，表现为正常传播方向上光强的减弱，故可用朗伯定律描述：
s 称散射系数，出射光仍为自然光。
散射光的光强 :
设观察方向与正常传播方向之间的夹角为 ，散射光强为：
注意，观察面为 X-O-Z 平面，参见图6--8 。
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3·3 瑞利散射定律
实验表明：散射光中各种波长的能量不是均匀分布的，短
波占有明显优势，即有 的关系成立，这个关系称为瑞利定律。
3、散射光的偏振特性：
在垂直于光束的方向上
（z）观察， 散射光为
平面偏振光。其他方向
上（ y, c ）观察到的是
部分偏振光。
3·4 分子散射
是由物质分子密度的涨落而引起的，它弱于瑞利散射。
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定义：光通过介质时，传播速度随频率而变化，因而不同波长
的光具有不同的折射率值的现象。
4·1 色散现象与经典电磁理论的矛盾
由麦克斯韦方程组可得：
由此可得 n 与频率 、波长 无关。
§4 光的色散
色散现象的客观存在说明了电磁理论存在缺陷。只有在深入
研究物质原子结构的基础上，才能解释折射率随频率变化的
原因。
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物质的色散特性可用角色散率D描述：
对棱镜
表征 关系的存在，即表征物质的色散特性。
4·2 色散曲线和光谱

实验中用正交棱镜观察法测量色散曲线，参见图6－12。
对棱镜有最小偏向角 , 0可表示
谱线的移动距离，即谱线可表示出 n～之间的关系。
色散曲线：
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实验中通过测定不同波长的光对应的0，得出n ～ 关系，
即为色散曲线。
插图6---14：
色散曲线的特点：
1、随着