光的吸收、色散和散射试卷.ppt

1
光的吸收、色散和散射
2
光的吸收、色散和散射理论主要讨论光与物质的相互作用。这类现象的研究有两方面的意义:一方面进一步了解光的本性,另一方面可得到许多有关物质结构的信息。
3
光射入媒质,主要发生两个方面的变化:
①强度逐渐减弱吸收和散射
②速度小于,且随变化色散
定性讨论光的吸收,色散和散射现象及其经典解释。光与物质相互作用的严格理论由量子力学与量子电动力学讨论。
电偶极子模型
光物质,物质中分子,原子或离子中
电荷在作用下受迫振动。
分子看作做简谐振动的电偶极子理想模型
振子在振动时,发射次级电磁波。
此模型是粗略的,却有一定的实验基础(如高温低压气体会发射或吸收特定频率的光波),也能定性解释一些现象,并为用量子理论解释作准备。
分子光学的基本概念
光的吸收
除了真空,没有一种物质对电磁波是绝对透明的,光进入物质,使带电粒子受迫振动,一部分光能振动能平均动能。使分子热运动能量增加,即光能转化成热能,光能减少吸收。
分子碰撞
一吸收的线性规律

实验表明,在相当广阔的光强范围
即:
光通过
光的吸收
比例系数与光强无关(对给定波长)
该物质的吸收系数
若光通过厚度为的媒质
朗伯定律(,1729)
亦称为布格尔定律(,1729)
光的吸收

实验证明:当光被透明溶剂中溶解的物质所吸收时, 与浓度成正比。
是一个与浓度无关的常数。
(表征吸收物质的分子特性)
比尔定律
它适用于浓度不太大的情况。这是吸收光谱分析的原理。
光的吸收
光吸收的线性规律(如上):在光强不太强时(Laser出现以前)相当精确,Laser发明后,人们获得了光强比原来大几个乃至十几个数量级的光源,光和物质的非线性作用显示出来非线性光学。这时,将与其它许多系数(如n )一样,与电、磁场或光强有关,朗伯定律不再成立。

光的吸收
二光的吸收与波长的关系
可见光范围内普遍吸收光通过媒质只改变强度不改变颜色。
(一般吸收):某物质对各种波长的光的吸收程度几乎相等,即与无关(如空气,纯水,无色玻璃等在可见光范围内)
:物质对某些波长的光的吸收特别
强烈。
对可见光的选择吸收,会使白光彩色光
光的吸收