光學(xué)ppt課件

1、第三章第三章 光經(jīng)過(guò)各向同性介質(zhì)及光經(jīng)過(guò)各向同性介質(zhì)及其界面所發(fā)生的景象其界面所發(fā)生的景象光學(xué)光學(xué) 1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射第三章第三章 光經(jīng)過(guò)各向同性介質(zhì)及其界面所發(fā)生的景象光經(jīng)過(guò)各向同性介質(zhì)及其界面所發(fā)生的景象主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射1. 菲涅耳公式菲涅耳公式2. 反射、折射時(shí)的相位躍遷相移反射、折射時(shí)的相位躍遷相移3. 光在反射和折射時(shí)振動(dòng)分量改動(dòng)的真實(shí)情況光在反射和折射時(shí)振動(dòng)分量改動(dòng)的真實(shí)情況4. 斯托克斯倒易關(guān)系斯托克斯倒易關(guān)系5. 光強(qiáng)、能流反射率和透射率光強(qiáng)、能

2、流反射率和透射率6. 布儒斯特定律布儒斯特定律7. 反射光與折射光的偏振態(tài)反射光與折射光的偏振態(tài)小坐標(biāo)系：小坐標(biāo)系：p p、s s、k k直角坐標(biāo)系。直角坐標(biāo)系。k k軸：光傳播方向；軸：光傳播方向；p p軸：在入射面內(nèi)；軸：在入射面內(nèi)；s s軸：垂直于入射面，正方向沿軸：垂直于入射面，正方向沿y y 軸正方向。軸正方向。1. 菲涅耳公式菲涅耳公式1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射按按p、s、k構(gòu)成右手正交系構(gòu)成右手正交系大坐標(biāo)系：大坐標(biāo)系：x，y，z直角坐標(biāo)系。直角坐標(biāo)系。z軸：法線，方向從介質(zhì)軸：法線，方向從介質(zhì)1至介質(zhì)至介質(zhì)2；x軸：在入射面內(nèi)；

3、軸：在入射面內(nèi)；y軸：垂直入射面指向我們。軸：垂直入射面指向我們。因此可以將入射光、反射光和折射因此可以將入射光、反射光和折射光振動(dòng)矢量分解為光振動(dòng)矢量分解為p分量分量Ep和和s分量分量Es光從介質(zhì)光從介質(zhì)1射入介質(zhì)射入介質(zhì)2圖圖3.1-1 3.1-1 光在兩種透明電介質(zhì)分界面上的反射和折光在兩種透明電介質(zhì)分界面上的反射和折射射i1p1k1i1p1k1k2n2n1xzOi2s1s1s2p2121s1122s1s1122121p122112p1p2112122s1112s1s1122122p11p1p211sincoscoscoscossintancoscoscoscostan2cos2cos

4、sincoscossin2coscoscoiiEninirEniniiiEiininirEniniiiEniiitEniniiiEnitEnin 12212122cos sinssincosiiiiiii菲涅耳公式重要菲涅耳公式重要 1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射振幅反射率：振幅反射率：srpr振幅透射率：振幅透射率：stpt 菲涅爾公式所說(shuō)的是在分界面上發(fā)生反射和折射時(shí)菲涅爾公式所說(shuō)的是在分界面上發(fā)生反射和折射時(shí)各振動(dòng)分量的變化情況；各振動(dòng)分量的變化情況；s分量和分量和p分量分別獨(dú)立地分量分別獨(dú)立地按照各自的規(guī)律反射和折射，其振幅反射率和振幅按照

5、各自的規(guī)律反射和折射，其振幅反射率和振幅透射率僅取決于光束的入射角和兩種介質(zhì)的折射率透射率僅取決于光束的入射角和兩種介質(zhì)的折射率1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射反射和折射2. 反射、折射時(shí)的相位躍遷相移反射、折射時(shí)的相位躍遷相移外反射：光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)外反射：光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)內(nèi)反射：光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)內(nèi)反射：光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì) 外反射時(shí)相位躍遷外反射時(shí)相位躍遷n1n22211arcsin();arctan();CBCBnniiiinnp分量分量s分量分量 0p Ci090Bi090 0S Ci1Cii時(shí) ,2222111122121

6、121(/) sin12arctancos(/) sin12arctancosspnnnininnnini折射時(shí)相位躍遷：折射時(shí)相位躍遷：折射光與入射光同相位折射光與入射光同相位,0pStt圖圖3.1-3 振幅反射率曲線振幅反射率曲線n1=1.5，n2=1rp3090060rsiBici1/(o)-0.501.0i1P1S1k1i1P2S2k2n2n1i2Ok1P1S1zx反射光的相位躍遷反射光的相位躍遷 0p Ci090Bi090 0S Ci21nn 0p 1i090Bi090 0S 1i21nn 1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射3.光在反射和折射

7、時(shí)振動(dòng)分量改動(dòng)的真實(shí)情況光在反射和折射時(shí)振動(dòng)分量改動(dòng)的真實(shí)情況2nzx1n0190Bii12nn時(shí)的反射和折射時(shí)的反射和折射圖圖3.1-42nzx1n10Bii12nn時(shí)的反射和折射時(shí)的反射和折射圖圖3.1-52nzx1n10Bii2nzx1n1Bciii正入射正入射（i1=0）000000例題例題: 分析正入射和掠入射時(shí)反射光和折射光電矢量的分析正入射和掠入射時(shí)反射光和折射光電矢量的p、s分量相對(duì)于入射分量相對(duì)于入射光的相位改動(dòng)情況。光的相位改動(dòng)情況。 0p Ci090Bi090 0S Ci21nn 0p 1i090Bi090 0S 1i12nn解：根據(jù)上圖，可以將正入射和掠解：根據(jù)上圖，可

8、以將正入射和掠入射時(shí)相位改動(dòng)寫(xiě)出，見(jiàn)表。入射時(shí)相位改動(dòng)寫(xiě)出，見(jiàn)表。12nn掠入射掠入射（i1=90O）0012nnpstptspstpts12nn12nn12nn12nnzx2n1nzx2n1nzx2n1nzx2n1n12nn12nn1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光從一透明薄膜的上下外表反射時(shí)，兩平行反射光之間的相位躍變光從一透明薄膜的上下外表反射時(shí)，兩平行反射光之間的相位躍變結(jié)論：當(dāng)薄膜上下折射率一樣時(shí)，兩平行反射光之間會(huì)有半波損相位躍結(jié)論：當(dāng)薄膜上下折射率一樣時(shí)，兩平行反射光之間會(huì)有半波損相位躍 變。變。 當(dāng)薄膜上下折射率不同，并且三者依次增大

9、或依次減小時(shí)，兩平行反當(dāng)薄膜上下折射率不同，并且三者依次增大或依次減小時(shí)，兩平行反 射光之間沒(méi)有半波損。射光之間沒(méi)有半波損。 光從介質(zhì)光從介質(zhì)1射入介質(zhì)射入介質(zhì)2：振幅反射率：振幅反射率：rs、rp， 振幅透射率：振幅透射率：ts、tp 光從介質(zhì)光從介質(zhì)2射入介質(zhì)射入介質(zhì)1：振幅反射率：振幅反射率：rs、rp，振幅透射率：，振幅透射率：ts、tp 托克斯倒易關(guān)系托克斯倒易關(guān)系4. 斯托克斯倒易關(guān)系斯托克斯倒易關(guān)系ssrr pprr 2ss s1rt t2pp p1rt t圖圖3.1-6 3.1-6 斯托克斯倒易關(guān)系的證斯托克斯倒易關(guān)系的證明明ArtAArrAttArArAtAtAtrn2n1由

10、光路的可逆性原理得：由光路的可逆性原理得：AAttArr0 AtrArt1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光強(qiáng)：光強(qiáng)：220S|2nIEn Ec211|pppprIIR光強(qiáng)反射率：光強(qiáng)反射率：光強(qiáng)透射率：光強(qiáng)透射率：21212|pppptnnIIT121s1122s1s1122121p122112p1p2112122s1112s1s1122122p11p1p211sincoscoscoscossintancoscoscoscostan2cos2cos sincoscossin2coscoscoiiEninirEniniiiEiininirEniniii

11、EniiitEniniiiEnitEnin 12212122cos sinssincosiiiiiii5.光強(qiáng)反射率和透射率光強(qiáng)反射率和透射率1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射能流能流W：?jiǎn)挝粫r(shí)間流過(guò)面積：?jiǎn)挝粫r(shí)間流過(guò)面積S的光能量。的光能量。WIS11cosSSi22cosSSi能流透射率：能流透射率：2222212111121coscos|coscosppppppWI SiniTtWI SiniTp能流反射率：能流反射率：Rp111121111|ppppppppWI SIRrWI SI能量守恒：能量守恒：TpRp1TSRS12iA1SB1i2SSR

12、s= 2|sr21221cos|cossnitnisT2|ssrR 212|sstnnT 1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光強(qiáng)、能流反射率和透射率隨入射角的變化光強(qiáng)、能流反射率和透射率隨入射角的變化p分量分量s分量分量振幅反射率振幅反射率光強(qiáng)反射率光強(qiáng)反射率能流反射率能流反射率振幅透射率振幅透射率光強(qiáng)透射率光強(qiáng)透射率能流透射率能流透射率1p1ppErE11sssErE211|pppprIIR211|ssssrIIR11pppWRWpR11sssWRWsR2s1ssEtE2p1ppEtE21212|pppptnnIIT21212|sssstnnIIT2

13、211coscosppppWiTWiT2211coscosssssWiTWiT各種反射率和透射率的定義重要各種反射率和透射率的定義重要1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射布儒斯特角：反射光布儒斯特角：反射光p p分量為零時(shí)對(duì)應(yīng)的入射角，或者折射光線與反射光線正交分量為零時(shí)對(duì)應(yīng)的入射角，或者折射光線與反射光線正交 時(shí)的入射角時(shí)的入射角iB iB 布儒斯特定律：布儒斯特定律：入射角等于布儒斯特角入射角等于布儒斯特角iBiB時(shí)，時(shí)，反射光是線偏振光反射光是線偏振光( (只存在只存在s s分量分量) )，布儒斯特角為，布儒斯特角為12Barctannni圖圖3.

14、1-9 3.1-9 自然光以布儒斯特角入射時(shí)的反射和折射自然光以布儒斯特角入射時(shí)的反射和折射iBE1pE1sk1iBE1sk1iBk2E2pE2sn2n16. 布儒斯特定律布儒斯特定律1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射布儒斯特角又稱為起偏布儒斯特角又稱為起偏角或者全偏振角角或者全偏振角1p12p1p12tantanEiirEii 自然光以布儒斯特角入射時(shí)，反射光為只需自然光以布儒斯特角入射時(shí)，反射光為只需s分量的線偏振光，透射光分量的線偏振光，透射光變?yōu)椴糠制窆?。變?yōu)椴糠制窆狻Ｕf(shuō)說(shuō) 明：明： 線偏振光以布儒斯特角入射時(shí)，反射光為只需線偏振光以布儒斯

15、特角入射時(shí)，反射光為只需s分量的線偏振光，折分量的線偏振光，折射光也是線偏振光；假設(shè)入射光的振動(dòng)面與入射面垂直，那么反射光射光也是線偏振光；假設(shè)入射光的振動(dòng)面與入射面垂直，那么反射光和透射光均為振動(dòng)面垂直于入射面的線偏振光；假設(shè)入射光振動(dòng)面與和透射光均為振動(dòng)面垂直于入射面的線偏振光；假設(shè)入射光振動(dòng)面與入射面平行，那么反射光強(qiáng)度為入射面平行，那么反射光強(qiáng)度為0，即全部透射。，即全部透射。 圓偏振光以布儒斯特角入射時(shí)，反射光仍為只需圓偏振光以布儒斯特角入射時(shí)，反射光仍為只需s分量的線偏振光，分量的線偏振光，透射光變?yōu)闄E圓偏振光。透射光變?yōu)闄E圓偏振光。1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各

16、向同性介質(zhì)界面上的反射和折射例例1將一介質(zhì)平板放在水中將一介質(zhì)平板放在水中, 板面與程度面的夾角為板面與程度面的夾角為，如圖。知折射率，如圖。知折射率n水水=1.333，n介質(zhì)介質(zhì)=1.681，要使水面和介質(zhì)面反射光均為線偏振光，要使水面和介質(zhì)面反射光均為線偏振光, 求求1tannin水空氣B01iA2i空氣n水n介質(zhì)n2tannin介質(zhì)水0090AB02090ABi00ABAB 002(90)(90)i)90(102ii110tantan90nnnn介質(zhì)水水空氣071.14根據(jù)布儒斯特定律可得：根據(jù)布儒斯特定律可得：解：如下圖，解：如下圖，2i0190i例例2自然光以布儒斯特角入射到折射率為

17、自然光以布儒斯特角入射到折射率為1.5的平板玻璃上時(shí)，求折射光的偏振度的平板玻璃上時(shí)，求折射光的偏振度(忽忽略玻璃對(duì)光的吸收？略玻璃對(duì)光的吸收？1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射解：知解：知n1=1.0，n2=1.5，自然光的，自然光的11spEEo2,=90Bii,折射光的偏振度為：折射光的偏振度為：22222222/1/1pspspspsIIIIPIIII又：又：2222222(1tan)4tanppBssBIEiIEi2B1tanniniBE1pE1sk1iBE1sk1iBk2E2pE2sn2n1得：得：222221212222221212()4

18、8%()4nnn nPnnn n折射光的偏振度很低，反射光雖然是線偏振光，但是光能較入射光很弱折射光的偏振度很低，反射光雖然是線偏振光，但是光能較入射光很弱特點(diǎn)：可對(duì)入射光的偏振態(tài)及振幅進(jìn)展調(diào)制。特點(diǎn)：可對(duì)入射光的偏振態(tài)及振幅進(jìn)展調(diào)制。 玻片堆的運(yùn)用：起偏器，檢偏器，偏振分束器，偏振激光器等。玻片堆的運(yùn)用：起偏器，檢偏器，偏振分束器，偏振激光器等。 20pII 圖圖3.1-10 3.1-10 玻片堆玻片堆iB自然光自然光I0Ip忽略玻璃吸收忽略玻璃吸收1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射玻片堆玻片堆反射鏡反射鏡布儒斯特窗布儒斯特窗圖圖3.1-12 3.1

19、-12 帶布儒斯特窗的激光諧振腔帶布儒斯特窗的激光諧振腔圖圖3.1-11 3.1-11 偏振分束棱鏡偏振分束棱鏡sp自然光自然光等效于玻片堆等效于玻片堆的多層介質(zhì)膜的多層介質(zhì)膜1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射SpSpttrr、大小普通不同大小普通不同同時(shí)相位也將發(fā)生變化同時(shí)相位也將發(fā)生變化A自然光入射：自然光入射：正入射：反射、折射光依然為自然光正入射：反射、折射光依然為自然光布儒斯特角入射：反射光為線偏振，透射光為部分偏振。其它情況兩者皆為部分偏振。布儒斯特角入射：反射光為線偏振，透射光為部分偏振。其它情況兩者皆為部分偏振。B圓偏振入射：圓偏振入射

20、：普通情況，由于普通情況，由于S、P分量的振幅反射率不同，分量的振幅反射率不同，反射光為橢圓偏振光反射光為橢圓偏振光7. 反射、折射時(shí)的偏振態(tài)變化反射、折射時(shí)的偏振態(tài)變化C橢圓偏振光入射：普通依然為橢圓偏振光。橢圓偏振光入射：普通依然為橢圓偏振光。全反射時(shí)：全反射時(shí)：P、S之間的位相差之間的位相差 ,0因此反射光為橢圓偏振光。因此反射光為橢圓偏振光。D線偏振光入射：普通仍為線偏振光。線偏振光入射：普通仍為線偏振光。i1p1k1i1p1k1k2n2n1xzOi2s1s1s2p2例例3 一右旋圓偏振光正入射到一玻璃外表，試確定反射光的偏振態(tài)。一右旋圓偏振光正入射到一玻璃外表，試確定反射光的偏振態(tài)。

21、解：將右旋圓偏振光分解成兩相互垂直的振動(dòng)解：將右旋圓偏振光分解成兩相互垂直的振動(dòng) , 在入射面內(nèi)，在入射面內(nèi)，spEE和pEsE垂直于入射面。垂直于入射面。入射光的振動(dòng)方程為：入射光的振動(dòng)方程為：cos() cos()2ppssEAtEAt其中，其中，spAA s1122ss1122p2112pp2112coscoscoscoscoscoscoscosEninirEniniEninirEnini由菲涅爾公式：由菲涅爾公式：得：得：sprr 12nnzx2n1nspAA cos() cos()2ppssEAtEAt所以反射光是左旋圓偏振光所以反射光是左旋圓偏振光左旋左旋yxOEpEsE 1 1

22、光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射本節(jié)重點(diǎn)本節(jié)重點(diǎn)1. 垂直入射時(shí)的振幅反射比和振幅透射比、強(qiáng)度反垂直入射時(shí)的振幅反射比和振幅透射比、強(qiáng)度反射率與能流反射率射率與能流反射率2. 斯托克斯倒易關(guān)系斯托克斯倒易關(guān)系3. 布儒斯特定律及其運(yùn)用布儒斯特定律及其運(yùn)用4. 反射和折射時(shí)偏振態(tài)的改動(dòng)反射和折射時(shí)偏振態(tài)的改動(dòng)2 光的吸收光的吸收1. 吸收定律吸收定律2. 介質(zhì)吸收的特點(diǎn)介質(zhì)吸收的特點(diǎn)3. 吸收光譜及其運(yùn)用吸收光譜及其運(yùn)用主要內(nèi)容主要內(nèi)容2 光的吸收光的吸收光吸收的特點(diǎn)：吸收是介質(zhì)的普遍性質(zhì)。除真空外，沒(méi)有任何一種介質(zhì)光吸收的特點(diǎn)：吸收是介質(zhì)的普遍性質(zhì)。除真空外

23、，沒(méi)有任何一種介質(zhì)對(duì)任何波長(zhǎng)的電磁波均完全透明。普通介質(zhì)只能對(duì)某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光對(duì)任何波長(zhǎng)的電磁波均完全透明。普通介質(zhì)只能對(duì)某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光波透明，而對(duì)另外一些波長(zhǎng)范圍的光波不透明或部分透明。波透明，而對(duì)另外一些波長(zhǎng)范圍的光波不透明或部分透明。光吸收的根本概念：光波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其強(qiáng)度隨傳播間隔衰減的景象。光吸收的根本概念：光波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其強(qiáng)度隨傳播間隔衰減的景象。1. 吸收定律吸收定律2 光的吸收光的吸收布格爾實(shí)驗(yàn)結(jié)果：布格爾實(shí)驗(yàn)結(jié)果：zIIdd ：介質(zhì)的吸收系數(shù)，與入射：介質(zhì)的吸收系數(shù)，與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)光的波長(zhǎng)有關(guān)意義：均勻介質(zhì)中，光強(qiáng)度的衰減量正比于入射光強(qiáng)度和介質(zhì)薄層厚度。

24、意義：均勻介質(zhì)中，光強(qiáng)度的衰減量正比于入射光強(qiáng)度和介質(zhì)薄層厚度。(1) 朗伯定律朗伯定律朗伯定律：光波透過(guò)整個(gè)介質(zhì)后的強(qiáng)度：朗伯定律：光波透過(guò)整個(gè)介質(zhì)后的強(qiáng)度： lIIe0I0：入射光強(qiáng)度；：入射光強(qiáng)度；l：光波穿過(guò)的介質(zhì)厚度：光波穿過(guò)的介質(zhì)厚度 2 光的吸收光的吸收?qǐng)D圖3.2-1 光的吸收光的吸收0zzlz+dzI0I比爾實(shí)驗(yàn)結(jié)果：透明溶液的吸收系數(shù)比爾實(shí)驗(yàn)結(jié)果：透明溶液的吸收系數(shù)a a 正比于溶液的濃度正比于溶液的濃度C: C: ACAClIIe0比爾定律：比爾定律： A：與溶液濃度無(wú)關(guān)的常數(shù)，反映了溶液中吸收物質(zhì)分子的特征。：與溶液濃度無(wú)關(guān)的常數(shù)，反映了溶液中吸收物質(zhì)分子的特征。 闡明：

25、比爾定律僅適用于稀溶液物質(zhì)分子的吸收身手不受其臨近分子影闡明：比爾定律僅適用于稀溶液物質(zhì)分子的吸收身手不受其臨近分子影響時(shí)才成立。對(duì)于稀溶液，根據(jù)比爾定律，在響時(shí)才成立。對(duì)于稀溶液，根據(jù)比爾定律，在A A知的情況下，可以知的情況下，可以經(jīng)過(guò)溶液的吸收特征來(lái)確定溶液的濃度溶液中吸收物質(zhì)含量。經(jīng)過(guò)溶液的吸收特征來(lái)確定溶液的濃度溶液中吸收物質(zhì)含量。當(dāng)溶液濃度很大時(shí)，分子間的相互作用不可忽略，比爾定律不再成當(dāng)溶液濃度很大時(shí)，分子間的相互作用不可忽略，比爾定律不再成立，但朗伯定律一直成立。此外，朗伯定律僅描畫(huà)了介質(zhì)在普通光立，但朗伯定律一直成立。此外，朗伯定律僅描畫(huà)了介質(zhì)在普通光源產(chǎn)生的光輻射下的線性吸

26、收，對(duì)于強(qiáng)激光輻射下的非線性吸收，源產(chǎn)生的光輻射下的線性吸收，對(duì)于強(qiáng)激光輻射下的非線性吸收，朗伯定律不再成立。朗伯定律不再成立。 (2) 比爾定律比爾定律2 光的吸收光的吸收普遍吸收均勻吸收，普通吸收：介質(zhì)對(duì)某些波長(zhǎng)范圍光輻射的均勻吸收。普遍吸收均勻吸收，普通吸收：介質(zhì)對(duì)某些波長(zhǎng)范圍光輻射的均勻吸收。 普遍吸收的特點(diǎn)：吸收系數(shù)很小，且對(duì)于給定波段內(nèi)各種波長(zhǎng)成分具有一樣普遍吸收的特點(diǎn)：吸收系數(shù)很小，且對(duì)于給定波段內(nèi)各種波長(zhǎng)成分具有一樣程度的吸收系數(shù)。程度的吸收系數(shù)。 選擇吸收：介質(zhì)對(duì)某些波長(zhǎng)范圍的猛烈吸收。由于所吸收光子的能量對(duì)應(yīng)選擇吸收：介質(zhì)對(duì)某些波長(zhǎng)范圍的猛烈吸收。由于所吸收光子的能量對(duì)應(yīng)著

27、介質(zhì)的某個(gè)躍遷能級(jí)，故又稱共振吸收。著介質(zhì)的某個(gè)躍遷能級(jí)，故又稱共振吸收。 選擇吸收的特點(diǎn)：吸收系數(shù)很大，且隨波長(zhǎng)的不同而猛烈地變化。選擇吸收的特點(diǎn)：吸收系數(shù)很大，且隨波長(zhǎng)的不同而猛烈地變化。 闡明：任何物質(zhì)，既存在普遍吸收，又存在選擇吸收。普遍吸收的結(jié)果導(dǎo)闡明：任何物質(zhì)，既存在普遍吸收，又存在選擇吸收。普遍吸收的結(jié)果導(dǎo)致介質(zhì)的部分溫度升高，選擇吸收的結(jié)果導(dǎo)致介質(zhì)能級(jí)發(fā)生躍遷。致介質(zhì)的部分溫度升高，選擇吸收的結(jié)果導(dǎo)致介質(zhì)能級(jí)發(fā)生躍遷。不同物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)范圍的光輻射具有不同的吸收特性。對(duì)于可見(jiàn)不同物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)范圍的光輻射具有不同的吸收特性。對(duì)于可見(jiàn)光波段，普遍吸收意味著光波透過(guò)該介質(zhì)時(shí)不變色，

28、選擇吸收那么光波段，普遍吸收意味著光波透過(guò)該介質(zhì)時(shí)不變色，選擇吸收那么意味著光波透過(guò)該介質(zhì)時(shí)的顏色將發(fā)生改動(dòng)。意味著光波透過(guò)該介質(zhì)時(shí)的顏色將發(fā)生改動(dòng)。 2. 介質(zhì)吸收的特點(diǎn)介質(zhì)吸收的特點(diǎn)2 光的吸收光的吸收光學(xué)資料光學(xué)資料波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍/nm/nm光學(xué)資料光學(xué)資料波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍/nm/nm冕玻璃3502000巖鹽NaCl17514500火石玻璃3802500氯化鉀KCl18023000石英玻璃1804000氟化鋰LiF1107000螢石CaF21259500 表表3.2-1 常用光學(xué)資料的透光波段常用光學(xué)資料的透光波段石英玻璃在紫外和可見(jiàn)光區(qū)具有普遍均勻吸收特性石英玻璃在紫外和可見(jiàn)光區(qū)具有

29、普遍均勻吸收特性 2 光的吸收光的吸收(1) 吸收光譜吸收光譜 具有延續(xù)光譜分布的光，經(jīng)過(guò)有選擇吸收的介質(zhì)之后，某些波段或某具有延續(xù)光譜分布的光，經(jīng)過(guò)有選擇吸收的介質(zhì)之后，某些波段或某些波長(zhǎng)成分的光能量被介質(zhì)部分或全部吸收，剩余的經(jīng)分光儀器進(jìn)展光譜些波長(zhǎng)成分的光能量被介質(zhì)部分或全部吸收，剩余的經(jīng)分光儀器進(jìn)展光譜展開(kāi)后，原來(lái)延續(xù)分布的光譜中將出現(xiàn)一些暗區(qū)或暗線展開(kāi)后，原來(lái)延續(xù)分布的光譜中將出現(xiàn)一些暗區(qū)或暗線吸收光譜。吸收光譜。 發(fā)射光譜與吸收光譜：物質(zhì)在較高溫度下的發(fā)射光譜與在較低溫度下的吸發(fā)射光譜與吸收光譜：物質(zhì)在較高溫度下的發(fā)射光譜與在較低溫度下的吸收光譜對(duì)應(yīng)。前者表現(xiàn)為暗背景下的一組亮帶或

30、亮線，后者那么表現(xiàn)為延收光譜對(duì)應(yīng)。前者表現(xiàn)為暗背景下的一組亮帶或亮線，后者那么表現(xiàn)為延續(xù)續(xù)光譜下的一組暗帶或暗線。光譜下的一組暗帶或暗線。帶狀光譜與線狀光譜：由于物質(zhì)分子或原子間相互作用的影響，普通情況帶狀光譜與線狀光譜：由于物質(zhì)分子或原子間相互作用的影響，普通情況下，流體、固體物質(zhì)的吸收波段很寬，吸收光譜為具有一定寬度的帶狀分下，流體、固體物質(zhì)的吸收波段很寬，吸收光譜為具有一定寬度的帶狀分布。稀薄氣體的吸收波段很窄，吸收光譜為一系列明銳的暗線。布。稀薄氣體的吸收波段很窄，吸收光譜為一系列明銳的暗線。 3. 吸收光譜及其運(yùn)用吸收光譜及其運(yùn)用2 光的吸收光的吸收2 光的吸收光的吸收鎂原子的能級(jí)圖

31、鎂原子的能級(jí)圖2 光的吸收光的吸收原子的吸收光譜原子的吸收光譜太陽(yáng)光譜：較寬的延續(xù)光譜，其中太陽(yáng)光譜：較寬的延續(xù)光譜，其中99.9的能量集中在紅外、可見(jiàn)光及紫外的能量集中在紅外、可見(jiàn)光及紫外區(qū)。由于地球大氣中臭氧、水汽和其他大氣分子的劇烈吸收，短于區(qū)。由于地球大氣中臭氧、水汽和其他大氣分子的劇烈吸收，短于295nm和大于和大于2500nm波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射不能到達(dá)地面，故在地面上觀測(cè)波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射不能到達(dá)地面，故在地面上觀測(cè)的太陽(yáng)輻射的波段范圍大約為的太陽(yáng)輻射的波段范圍大約為2952500nm。 夫瑯禾費(fèi)線：太陽(yáng)輻射的延續(xù)光譜背景上呈現(xiàn)出的暗線，源于太陽(yáng)周圍溫夫瑯禾費(fèi)線：太陽(yáng)輻射的延續(xù)光譜背景上呈

32、現(xiàn)出的暗線，源于太陽(yáng)周圍溫度較低的太陽(yáng)大氣中的原子對(duì)更加熾熱的內(nèi)核發(fā)射的延續(xù)光譜選擇吸度較低的太陽(yáng)大氣中的原子對(duì)更加熾熱的內(nèi)核發(fā)射的延續(xù)光譜選擇吸收的結(jié)果。收的結(jié)果。 表表3.2-2 太陽(yáng)吸收光譜中較強(qiáng)的夫瑯禾費(fèi)線太陽(yáng)吸收光譜中較強(qiáng)的夫瑯禾費(fèi)線符號(hào)符號(hào)波長(zhǎng)波長(zhǎng)/nm吸收元素吸收元素符號(hào)符號(hào)波長(zhǎng)波長(zhǎng)/nm吸收元素吸收元素A759.4-762.1Ob1518.362MgB686.7-688.4OF486.133HC656.282HG430.791FeD1589.592NaG430.774CaD2588.995Nag422.673CaD3587.562HeH396.849CaE526.954FeK3

33、93.368Ca2 光的吸收光的吸收太陽(yáng)光譜太陽(yáng)光譜2 光的吸收光的吸收 物質(zhì)中雜質(zhì)元素含量的定量分析：極少量混合物或化合物質(zhì)中雜質(zhì)元素含量的定量分析：極少量混合物或化合物中原子含量的變化在光譜吸收中將反映為吸收系數(shù)的很物中原子含量的變化在光譜吸收中將反映為吸收系數(shù)的很大變化，經(jīng)過(guò)對(duì)其吸收光譜的分析，可以定量確定出該元大變化，經(jīng)過(guò)對(duì)其吸收光譜的分析，可以定量確定出該元素的含量及變化規(guī)律。素的含量及變化規(guī)律。 (2) 吸收光譜的運(yùn)用吸收光譜的運(yùn)用 氣候預(yù)告：大氣中的主要吸收氣體為水蒸氣、二氧化碳?xì)夂蝾A(yù)告：大氣中的主要吸收氣體為水蒸氣、二氧化碳及臭氧等，經(jīng)過(guò)對(duì)這些成分的光譜吸收特性的分析，可及臭氧

34、等，經(jīng)過(guò)對(duì)這些成分的光譜吸收特性的分析，可獲知其含量的變化，從而為氣候預(yù)告提供必要的參考資獲知其含量的變化，從而為氣候預(yù)告提供必要的參考資料。料。2 光的吸收光的吸收 分子構(gòu)造分析：不同分子或同一分子的不同同質(zhì)異構(gòu)體，分子構(gòu)造分析：不同分子或同一分子的不同同質(zhì)異構(gòu)體，具有明顯不一樣的紅外吸收光譜。經(jīng)過(guò)分析分子的紅外吸具有明顯不一樣的紅外吸收光譜。經(jīng)過(guò)分析分子的紅外吸收光譜，可以獲取分子構(gòu)造的信息。收光譜，可以獲取分子構(gòu)造的信息。 太陽(yáng)大氣分析：太陽(yáng)光極為寬闊的延續(xù)譜以及數(shù)以萬(wàn)計(jì)太陽(yáng)大氣分析：太陽(yáng)光極為寬闊的延續(xù)譜以及數(shù)以萬(wàn)計(jì)的吸收線和發(fā)射線，是極為豐富的太陽(yáng)信息寶藏。利用太的吸收線和發(fā)射線，是

35、極為豐富的太陽(yáng)信息寶藏。利用太陽(yáng)光譜，可以探測(cè)太陽(yáng)大氣的化學(xué)成分、溫度、壓力、運(yùn)陽(yáng)光譜，可以探測(cè)太陽(yáng)大氣的化學(xué)成分、溫度、壓力、運(yùn)動(dòng)、構(gòu)造模型以及各種活動(dòng)景象的產(chǎn)活力制與演化規(guī)律，動(dòng)、構(gòu)造模型以及各種活動(dòng)景象的產(chǎn)活力制與演化規(guī)律，認(rèn)證輻射譜線和確認(rèn)各種元素的豐度。太陽(yáng)發(fā)生迸發(fā)時(shí)，認(rèn)證輻射譜線和確認(rèn)各種元素的豐度。太陽(yáng)發(fā)生迸發(fā)時(shí)，太陽(yáng)極的紫外和軟太陽(yáng)極的紫外和軟X射線都會(huì)出現(xiàn)很大的變化。利用這些射線都會(huì)出現(xiàn)很大的變化。利用這些波段的光譜變化特征可以研討太陽(yáng)的多種活動(dòng)景象。波段的光譜變化特征可以研討太陽(yáng)的多種活動(dòng)景象。2 光的吸收光的吸收1. 朗伯定律與比爾定律及運(yùn)用朗伯定律與比爾定律及運(yùn)用2.

36、普遍吸收與選擇吸收的特點(diǎn)和區(qū)別普遍吸收與選擇吸收的特點(diǎn)和區(qū)別本節(jié)重點(diǎn)本節(jié)重點(diǎn)2 光的吸收光的吸收3 光的色散與群速度光的色散與群速度1. 色散的概念色散的概念 2. 色散曲線的特征色散曲線的特征 主要內(nèi)容主要內(nèi)容3 3 光的色散與群速度光的色散與群速度色散：介質(zhì)的折射率隨波長(zhǎng)頻率不同而變化色散：介質(zhì)的折射率隨波長(zhǎng)頻率不同而變化 色散率色散率D：D=dn/dl，介質(zhì)的折射率隨波長(zhǎng)的變化率，介質(zhì)的折射率隨波長(zhǎng)的變化率 1. 色散的概念色散的概念3 3 光的色散與群速度光的色散與群速度三棱鏡的色散三棱鏡的色散(1) 正常色散曲線正常色散曲線 圖圖3.3-1 常用光學(xué)資料的色散曲線常用光學(xué)資料的色散曲

37、線nl nl n螢石螢石冕牌玻璃冕牌玻璃石英玻璃石英玻璃輕火石玻璃輕火石玻璃重火石玻璃重火石玻璃100008006004002001.401.501.801.601.70不同介質(zhì)的色散曲線沒(méi)有不同介質(zhì)的色散曲線沒(méi)有簡(jiǎn)單的類似關(guān)系簡(jiǎn)單的類似關(guān)系 特點(diǎn)：在普遍吸收區(qū)域內(nèi)特點(diǎn)：在普遍吸收區(qū)域內(nèi) 2. 色散曲線的特征色散曲線的特征3 3 光的色散與群速度光的色散與群速度波長(zhǎng)變化范圍不太大時(shí)：波長(zhǎng)變化范圍不太大時(shí)： 42llCBAn2lBAnA，B，C：與介質(zhì)有關(guān)的：與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，需由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定常數(shù)，需由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定 柯西閱歷公式：柯西閱歷公式：3/2/Ddn dBll 因此色散率公式為：因此色散

38、率公式為：在選擇吸收區(qū)，折射率隨波長(zhǎng)出在選擇吸收區(qū)，折射率隨波長(zhǎng)出現(xiàn)突變。在選擇吸收區(qū)兩側(cè)，折射現(xiàn)突變。在選擇吸收區(qū)兩側(cè)，折射率隨波長(zhǎng)迅速變化。遠(yuǎn)離吸收區(qū)處，率隨波長(zhǎng)迅速變化。遠(yuǎn)離吸收區(qū)處，折射率隨波長(zhǎng)的變化表現(xiàn)為正常色折射率隨波長(zhǎng)的變化表現(xiàn)為正常色散特征。散特征。 結(jié)論：反常色散反映了介質(zhì)在選擇吸收區(qū)及其附近的色散特征。假設(shè)介質(zhì)結(jié)論：反常色散反映了介質(zhì)在選擇吸收區(qū)及其附近的色散特征。假設(shè)介質(zhì)在某一光譜區(qū)出現(xiàn)反常色散，那么一定闡明介質(zhì)在該波段具有劇烈在某一光譜區(qū)出現(xiàn)反常色散，那么一定闡明介質(zhì)在該波段具有劇烈的選擇吸收特性。而在正常色散的光譜區(qū)，介質(zhì)那么表現(xiàn)為均勻吸的選擇吸收特性。而在正常色散的

39、光譜區(qū)，介質(zhì)那么表現(xiàn)為均勻吸收特性。收特性。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：(2) 反常色散曲線反常色散曲線3 3 光的色散與群速度光的色散與群速度圖圖3.3-4 介質(zhì)的色散曲線介質(zhì)的色散曲線ln吸收帶吸收帶全部色散曲線：各波段的正常色散曲線與反常色散曲線之總和全部色散曲線：各波段的正常色散曲線與反常色散曲線之總和 圖圖3.3-5 一種介質(zhì)的全部色散曲線一種介質(zhì)的全部色散曲線l0l01 1l03l03l0l02 2可見(jiàn)光可見(jiàn)光近紫外近紫外近紅外近紅外遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紅外無(wú)線電波無(wú)線電波X射線射線遠(yuǎn)紫外遠(yuǎn)紫外0l lnl(3) 全部色散曲線全部色散曲線3 3 光的色散與群速度光的色散與群速度本節(jié)重點(diǎn)本節(jié)重點(diǎn)1. 介質(zhì)色散

40、特性的定量表示介質(zhì)色散特性的定量表示 2. 正常色散、反常色散的特點(diǎn)及其與吸收的關(guān)系正常色散、反常色散的特點(diǎn)及其與吸收的關(guān)系 3. 色散曲線的特征色散曲線的特征 4. 柯西色散公式的數(shù)學(xué)表述柯西色散公式的數(shù)學(xué)表述 3 3 光的色散與群速度光的色散與群速度4 光的散射光的散射4 4 光的散射光的散射1. 散射的普通概念散射的普通概念2. 瑞利散射瑞利散射3. 米氏散射米氏散射主要內(nèi)容主要內(nèi)容光散射：光波在透明介質(zhì)光散射：光波在透明介質(zhì) (固體、液體或者氣體固體、液體或者氣體) 中傳播時(shí)，有部分光中傳播時(shí)，有部分光波偏離原來(lái)的傳播方向向四面八方傳播的景象稱為光的散射。偏離原來(lái)波偏離原來(lái)的傳播方向向

41、四面八方傳播的景象稱為光的散射。偏離原來(lái)方向的光稱為散射光。方向的光稱為散射光。1. 散射的普通概念散射的普通概念4 4 光的散射光的散射散射景象分類：散射景象分類： 散射光的波長(zhǎng)不變化：瑞利散射、米氏散射和分子散射散射光的波長(zhǎng)不變化：瑞利散射、米氏散射和分子散射 散射光的波長(zhǎng)變化：拉曼散射、布里淵散射光的波長(zhǎng)變化：拉曼散射、布里淵Brillouin散射、康普頓散射散射、康普頓散射 散射產(chǎn)生的緣由：物質(zhì)中的雜質(zhì)微?；虿灰?guī)那么陳列的物質(zhì)微粒在光散射產(chǎn)生的緣由：物質(zhì)中的雜質(zhì)微?；虿灰?guī)那么陳列的物質(zhì)微粒在光波作用下產(chǎn)生受迫振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生次級(jí)輻射，因彼此間無(wú)固定的相位波作用下產(chǎn)生受迫振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生次級(jí)

42、輻射，因彼此間無(wú)固定的相位關(guān)系，各微粒所發(fā)出的次波在空間各點(diǎn)發(fā)生非相關(guān)疊加，構(gòu)成散射光。關(guān)系，各微粒所發(fā)出的次波在空間各點(diǎn)發(fā)生非相關(guān)疊加，構(gòu)成散射光。 (1) 瑞利的實(shí)驗(yàn)結(jié)果瑞利的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖圖3.4-1 瑞利散射實(shí)驗(yàn)瑞利散射實(shí)驗(yàn)xlz散射光散射光散射物質(zhì)散射物質(zhì) 白光白光實(shí)驗(yàn)：平行自然白光入射于牛奶與水的混合液中實(shí)驗(yàn)：平行自然白光入射于牛奶與水的混合液中 正側(cè)向正側(cè)向x方向散射光：青藍(lán)色方向散射光：青藍(lán)色短波成分居多短波成分居多 平行向平行向z方向透射光：偏紅色方向透射光：偏紅色長(zhǎng)波成分居多長(zhǎng)波成分居多 2.瑞利散射瑞利散射4 4 光的散射光的散射散射粒子的橫向幾何線度遠(yuǎn)小于入射光波散射粒子

43、的橫向幾何線度遠(yuǎn)小于入射光波長(zhǎng)時(shí)的散射稱為瑞利散射長(zhǎng)時(shí)的散射稱為瑞利散射 . /al 03 2 瑞利散射要求散射微粒的線度小于光波波長(zhǎng)，當(dāng)散射微粒的線度接近或大瑞利散射要求散射微粒的線度小于光波波長(zhǎng)，當(dāng)散射微粒的線度接近或大于光波波長(zhǎng)時(shí)，如高空中云層的散射，瑞利散射定律將不再適用。于光波波長(zhǎng)時(shí)，如高空中云層的散射，瑞利散射定律將不再適用。(2) 瑞利散射定律瑞利散射定律闡明：闡明：4 4 光的散射光的散射 波長(zhǎng)越短，散射越強(qiáng)。波長(zhǎng)越短，散射越強(qiáng)。 當(dāng)散射微粒的幾何線度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)當(dāng)散射微粒的幾何線度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí) ，散射過(guò)程不改動(dòng)，散射過(guò)程不改動(dòng)入射光的波長(zhǎng)，但散射光的強(qiáng)度隨入射光的波長(zhǎng)不同而不

44、同入射光的波長(zhǎng)，但散射光的強(qiáng)度隨入射光的波長(zhǎng)不同而不同,散射光的強(qiáng)度散射光的強(qiáng)度反比于反比于l4。./al 03 2 單色平行自然光入射時(shí)單色平行自然光入射時(shí) 透射光或其反方向：自然光透射光或其反方向：自然光 正側(cè)向正側(cè)向x或或y方向：振動(dòng)面垂直于透射光方向的線偏振光方向：振動(dòng)面垂直于透射光方向的線偏振光 其他方向：部分偏振光其他方向：部分偏振光2011cos2II散射光強(qiáng)度：散射光強(qiáng)度： Q Q：散射光方向：散射光方向 線偏振光入射時(shí)線偏振光入射時(shí) 各向散射光：線偏振光各向散射光：線偏振光20cosII 散射光強(qiáng)度：散射光強(qiáng)度：Q Q：散射光方向：散射光方向z x散射光方向散射光方向入入射射

45、光光方方向向 Ip/2I I 圖圖3.4-3 自然光產(chǎn)生的散射光強(qiáng)的分布自然光產(chǎn)生的散射光強(qiáng)的分布圖圖3.4-2 自然光產(chǎn)生的散射光的偏振態(tài)自然光產(chǎn)生的散射光的偏振態(tài)zxy4 4 光的散射光的散射 對(duì)于足夠大的粒子對(duì)于足夠大的粒子al，散射光強(qiáng)根本上與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，并且散射光，散射光強(qiáng)根本上與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，并且散射光強(qiáng)隨強(qiáng)隨a/l值的增大出現(xiàn)起伏，交替到達(dá)極大值和極小值。這種起伏的幅值的增大出現(xiàn)起伏，交替到達(dá)極大值和極小值。這種起伏的幅度亦隨度亦隨a/l的增大而逐漸減小。此時(shí)的散射叫做米氏散射。的增大而逐漸減小。此時(shí)的散射叫做米氏散射。 3.米氏散射米氏散射4 4 光的散射光的散射圖圖3.4-4 瑞利

46、散射和米氏散射瑞利散射和米氏散射散散射射光光強(qiáng)強(qiáng)a/l米氏區(qū)米氏區(qū)瑞瑞利利區(qū)區(qū)24610801. 瑞利散射的特點(diǎn)、散射定律及適用范圍瑞利散射的特點(diǎn)、散射定律及適用范圍2. 米氏散射米氏散射本節(jié)重點(diǎn)本節(jié)重點(diǎn)4 4 光的散射光的散射本章總結(jié)本章總結(jié)1 1 光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射光在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射121s1122s1s1122121p122112p1p2112122s1112s1s1122122p11p1p211sincoscoscoscossintancoscoscoscostan2cos2cos sincoscossin2coscoscoiiEninirEniniii

47、EiininirEniniiiEniiitEniniiiEnitEnin 12212122cos sinssincosiiiiiii1.1.菲涅耳公式菲涅耳公式2. 2. 反射、折射時(shí)的相位躍遷相移反射、折射時(shí)的相位躍遷相移 0p Ci090Bi090 0S Ci21nn 0p 1i090Bi090 0S 1i21nn 本章總結(jié)本章總結(jié)反射光反射光折射光相對(duì)于入射光無(wú)相位躍遷折射光相對(duì)于入射光無(wú)相位躍遷3.3.斯托克斯倒易關(guān)系斯托克斯倒易關(guān)系本章總結(jié)本章總結(jié)光從介質(zhì)光從介質(zhì)1射入介質(zhì)射入介質(zhì)2：振幅反射率：振幅反射率：rs、rp， 振幅透射率：振幅透射率：ts、tp光從介質(zhì)光從介質(zhì)2射入介質(zhì)射

48、入介質(zhì)1：振幅反射率：振幅反射率：rs、rp，振幅透射率：，振幅透射率：ts、tp ssrrpprr2ss s1rtt2pp p1rt tp分量分量s分量分量振幅反射率振幅反射率光強(qiáng)反射率光強(qiáng)反射率能流反射率能流反射率振幅透射率振幅透射率光強(qiáng)透射率光強(qiáng)透射率能流透射率能流透射率1p1ppErE11sssErE211|pppprIIR211|ssssrIIR11pppWRWpR11sssWRWsR2s1ssEtE2p1ppEtE21212|pppptnnIIT21212|sssstnnIIT2211coscosppppWiTWiT2211coscosssssWiTWiT4. 4. 各種反射率和透

49、射率的定義重要各種反射率和透射率的定義重要本章總結(jié)本章總結(jié)布儒斯特角：反射光布儒斯特角：反射光p p分量為零時(shí)對(duì)應(yīng)的入射角，或者折射光線與反射光線正交分量為零時(shí)對(duì)應(yīng)的入射角，或者折射光線與反射光線正交 時(shí)的入射角時(shí)的入射角iB iB 布儒斯特定律：布儒斯特定律：入射角等于布儒斯特角入射角等于布儒斯特角iBiB時(shí)，時(shí)，反射光是線偏振光反射光是線偏振光( (只存在只存在s s分量分量) )，布儒斯特角為，布儒斯特角為12Barctannni圖圖3.1-9 3.1-9 自然光以布儒斯特角入射時(shí)的反射和折射自然光以布儒斯特角入射時(shí)的反射和折射iBE1pE1sk1iBE1sk1iBk2E2pE2sn2n

50、15.5.布儒斯特定律布儒斯特定律本章總結(jié)本章總結(jié)A自然光入射：自然光入射：正入射：反射、折射光依然為自然光正入射：反射、折射光依然為自然光布儒斯特角入射：反射光為線偏振，透射光為部分偏振。其它情況兩者皆為部布儒斯特角入射：反射光為線偏振，透射光為部分偏振。其它情況兩者皆為部分偏振。分偏振。B圓偏振入射：圓偏振入射：普通情況，由于普通情況，由于S、P分量的振幅反射率不同，反射光為橢圓偏振光分量的振幅反射率不同，反射光為橢圓偏振光6. 6. 反射、折射時(shí)的偏振態(tài)變化反射、折射時(shí)的偏振態(tài)變化C橢圓偏振光入射：普通依然為橢圓偏振光。橢圓偏振光入射：普通依然為橢圓偏振光。全反射時(shí)：全反射時(shí)：P、S之間

51、的位相差之間的位相差 ,0因此反射光為橢圓偏振光。因此反射光為橢圓偏振光。D線偏振光入射：普通仍為線偏振光。線偏振光入射：普通仍為線偏振光。本章總結(jié)本章總結(jié)2 2 光的吸收光的吸收本章總結(jié)本章總結(jié)圖圖3.2-1 光的吸收光的吸收0zzlz+dz(1) 朗伯定律朗伯定律朗伯定律：光波透過(guò)整個(gè)介質(zhì)后的強(qiáng)度：朗伯定律：光波透過(guò)整個(gè)介質(zhì)后的強(qiáng)度： lIIe0I0：入射光強(qiáng)度；：入射光強(qiáng)度；l：光波穿過(guò)的介質(zhì)厚度：光波穿過(guò)的介質(zhì)厚度 稀釋溶液的吸收系數(shù)稀釋溶液的吸收系數(shù)a 正比于溶液的濃度正比于溶液的濃度C: ACAClIIe0比爾定律：比爾定律： A：與溶液濃度無(wú)關(guān)的常數(shù)，反映了溶液中吸收物質(zhì)分子的特

52、征。：與溶液濃度無(wú)關(guān)的常數(shù)，反映了溶液中吸收物質(zhì)分子的特征。 闡明：比爾定律僅適用于稀釋溶液物質(zhì)分子的吸收身手不受其臨近分子闡明：比爾定律僅適用于稀釋溶液物質(zhì)分子的吸收身手不受其臨近分子影響時(shí)才成立。當(dāng)溶液濃度很大時(shí)，分子間的相互作用不可忽略，影響時(shí)才成立。當(dāng)溶液濃度很大時(shí)，分子間的相互作用不可忽略，比爾定律不再成立，但朗伯定律一直成立。此外，朗伯定律僅描畫(huà)比爾定律不再成立，但朗伯定律一直成立。此外，朗伯定律僅描畫(huà)了介質(zhì)在普通光源產(chǎn)生的光輻射下的線性吸收，對(duì)于強(qiáng)激光輻射下了介質(zhì)在普通光源產(chǎn)生的光輻射下的線性吸收，對(duì)于強(qiáng)激光輻射下的非線性吸收，朗伯定律不再成立。的非線性吸收，朗伯定律不再成立。 (2) 比爾定