第六章光的吸收、散射和色散ppt課件

1、第六章光的吸收、散射和色散Adsorption Scattering and Dispersion of Light 光束越深化物質(zhì)，強(qiáng)度將越減弱；光束越深化物質(zhì)，強(qiáng)度將越減弱； 光經(jīng)過物質(zhì)時(shí)其傳播情況就會(huì)發(fā)生變化：光經(jīng)過物質(zhì)時(shí)其傳播情況就會(huì)發(fā)生變化：光在物質(zhì)中傳播的速度將小于真空中的速光在物質(zhì)中傳播的速度將小于真空中的速度且隨頻率而變化度且隨頻率而變化光的色散。光的色散。光的能量被物質(zhì)吸收光的能量被物質(zhì)吸收光的吸收；光的吸收；光向各個(gè)方向散射光向各個(gè)方向散射光的散射。光的散射。6.1 電偶極輻射對(duì)反射、折射景象的解釋動(dòng)動(dòng)22242202sin321CRAeEcISo2 2、電偶極輻射對(duì)反射和

2、折射景象的初步解釋、電偶極輻射對(duì)反射和折射景象的初步解釋6.2 光的吸收Absorption of Light 1普通吸收和選擇吸收normal absorption & selective absorption 吸收很少，且在某一給定波段內(nèi)幾乎不變。 吸收很多，且隨波長(zhǎng)而猛烈地變化。 例如石英對(duì)可見光吸收甚微，但是對(duì)3.55.0 m的紅外光卻劇烈吸收。 普通吸收 選擇吸收 6.1 光的吸收光的吸收6.2 光的吸收Absorption of Light 2朗伯定律 能量觀念xIIdd xIIadd稀溶液： ACa，式中A是一個(gè)與濃度無(wú)關(guān)d的常量，C為溶液的濃度。 IIdaxII00dd

3、a， 為吸收系數(shù) daIIe06.2 光的散射光的散射 Scattering of Light光線經(jīng)過均勻的透明介質(zhì)光線經(jīng)過均勻的透明介質(zhì)(如玻璃、空氣、清水如玻璃、空氣、清水時(shí)，從側(cè)面是難以看到光線的。假設(shè)介質(zhì)不均勻，時(shí)，從側(cè)面是難以看到光線的。假設(shè)介質(zhì)不均勻，如有懸浮微粒的渾濁液體，我們便可從側(cè)面明晰如有懸浮微粒的渾濁液體，我們便可從側(cè)面明晰地看到光束的軌跡，這是介質(zhì)中的不均勻性使光地看到光束的軌跡，這是介質(zhì)中的不均勻性使光線朝四面八方散射的結(jié)果。線朝四面八方散射的結(jié)果。 定義：由于介質(zhì)中存在的微小粒子或分子對(duì)光的定義：由于介質(zhì)中存在的微小粒子或分子對(duì)光的作用，使光束偏離原來(lái)的傳播方向或波

4、長(zhǎng)發(fā)生變作用，使光束偏離原來(lái)的傳播方向或波長(zhǎng)發(fā)生變化，向周圍傳播的景象，稱為光的散射。化，向周圍傳播的景象，稱為光的散射。光的散射可分為兩大類：光的散射可分為兩大類：散射光的波長(zhǎng)不變散射光的波長(zhǎng)不變散射光的波長(zhǎng)改動(dòng)散射光的波長(zhǎng)改動(dòng)瑞利散射瑞利散射米氏散射米氏散射拉曼散射拉曼散射Raman1928布里淵散射布里淵散射Brillouin1921瑞利散射：散射粒子的線度小于光的波長(zhǎng)的非常之瑞利散射：散射粒子的線度小于光的波長(zhǎng)的非常之一，那么稱為。一，那么稱為。米氏散射：散射粒子的線度與光波長(zhǎng)同量級(jí)或大于米氏散射：散射粒子的線度與光波長(zhǎng)同量級(jí)或大于光波波長(zhǎng)的散射，稱為。光波波長(zhǎng)的散射，稱為。二二. 瑞

5、利散射定律瑞利散射定律光學(xué)性質(zhì)不均勻的介質(zhì)，能夠是由于均勻物質(zhì)中分布著光學(xué)性質(zhì)不均勻的介質(zhì)，能夠是由于均勻物質(zhì)中分布著折射率與它不同的其它物質(zhì)的大量微粒，也能夠是由于折射率與它不同的其它物質(zhì)的大量微粒，也能夠是由于物質(zhì)本身的組成部分粒子的不規(guī)那么聚集；物質(zhì)本身的組成部分粒子的不規(guī)那么聚集；早在早在1869年愛爾蘭物理學(xué)家亭德爾年愛爾蘭物理學(xué)家亭德爾(Tyndall， 1820-1893) 就對(duì)混濁介質(zhì)的散射景象做過就對(duì)混濁介質(zhì)的散射景象做過大量的實(shí)驗(yàn)研討。尤其對(duì)于線度小于波長(zhǎng)大量的實(shí)驗(yàn)研討。尤其對(duì)于線度小于波長(zhǎng)的微粒。因此瑞利散射有時(shí)又稱亭德爾效的微粒。因此瑞利散射有時(shí)又稱亭德爾效應(yīng)。應(yīng)。例如

6、塵埃、煙大氣中分布著固態(tài)微粒例如塵埃、煙大氣中分布著固態(tài)微粒,霧空氣中分布著霧空氣中分布著液態(tài)微粒，懸浮液液體中懸浮著固態(tài)微粒，乳狀液液態(tài)微粒，懸浮液液體中懸浮著固態(tài)微粒，乳狀液一種液體中懸浮著另一種液體而不能相互溶解，如水中一種液體中懸浮著另一種液體而不能相互溶解，如水中參與幾滴牛奶，等等。這樣的物質(zhì)稱為混濁介質(zhì)。參與幾滴牛奶，等等。這樣的物質(zhì)稱為混濁介質(zhì)。在亭德爾的根底上，英國(guó)物理學(xué)家瑞利于在亭德爾的根底上，英國(guó)物理學(xué)家瑞利于1899年對(duì)小年對(duì)小粒子散射又進(jìn)展了研討。實(shí)驗(yàn)安裝如圖。粒子散射又進(jìn)展了研討。實(shí)驗(yàn)安裝如圖。透透射射光光散射光散射光檢偏器檢偏器探測(cè)器探測(cè)器實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：從容器側(cè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

7、：從容器側(cè)面看到的散射光，帶面看到的散射光，帶有青藍(lán)色，透射光那有青藍(lán)色，透射光那么帶有紅色。么帶有紅色。瑞利瑞利Lord Rayleigh ,1842 -1919Lord Rayleigh ,1842 -1919 19041904年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者進(jìn)一步研討闡明，散射光的強(qiáng)度與光波波長(zhǎng)的四次方進(jìn)一步研討闡明，散射光的強(qiáng)度與光波波長(zhǎng)的四次方成反比，可表示為：成反比，可表示為：4)(1I稱為瑞利散射定律稱為瑞利散射定律根據(jù)瑞利散射定律，可以對(duì)前面的實(shí)驗(yàn)景象作出很好根據(jù)瑞利散射定律，可以對(duì)前面的實(shí)驗(yàn)景象作出很好的解釋。的解釋。假設(shè)白光中波長(zhǎng)為假設(shè)白光中波長(zhǎng)為720nm的紅

8、光與波的紅光與波長(zhǎng)為長(zhǎng)為440nm的青藍(lán)光具有一樣的強(qiáng)度，的青藍(lán)光具有一樣的強(qiáng)度，由于兩種波長(zhǎng)之比為：由于兩種波長(zhǎng)之比為：64. 1藍(lán)紅所以散射光中，藍(lán)光的強(qiáng)度與紅光強(qiáng)度之比為：所以散射光中，藍(lán)光的強(qiáng)度與紅光強(qiáng)度之比為：2 . 74）（藍(lán)紅紅藍(lán)II可見散射光中藍(lán)光的強(qiáng)度約為紅光強(qiáng)可見散射光中藍(lán)光的強(qiáng)度約為紅光強(qiáng)度的度的7.2倍，因此透射光中所含的紅光倍，因此透射光中所含的紅光成分就較多，故帶紅色。成分就較多，故帶紅色。外表上看起來(lái)是純真均勻的介質(zhì)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)外表上看起來(lái)是純真均勻的介質(zhì)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)使分子密度有漲落而引起的散射，稱為分子散射。分使分子密度有漲落而引起的散射，稱為分子散

9、射。分子散射也滿足瑞利散射定律。子散射也滿足瑞利散射定律。用以上的散射實(shí)際可以解釋許多我們?nèi)粘Ｊ炝?xí)的自用以上的散射實(shí)際可以解釋許多我們?nèi)粘Ｊ炝?xí)的自然景象，如天空為什么是藍(lán)的？旭日和夕陽(yáng)為什么然景象，如天空為什么是藍(lán)的？旭日和夕陽(yáng)為什么是紅？以及云為什么是白？等等。是紅？以及云為什么是白？等等。首先，白晝天空之所以是亮的，完全是大氣散射陽(yáng)光首先，白晝天空之所以是亮的，完全是大氣散射陽(yáng)光的結(jié)果。假設(shè)沒有大氣，即使在白晝，人們仰觀天空，的結(jié)果。假設(shè)沒有大氣，即使在白晝，人們仰觀天空，將看到光輝奪目的太陽(yáng)懸掛在漆黑的背景中。這景象將看到光輝奪目的太陽(yáng)懸掛在漆黑的背景中。這景象是宇航員司空見慣了的。是宇

10、航員司空見慣了的。 按瑞利定律，由于大氣的散射，白光中的短波成分按瑞利定律，由于大氣的散射，白光中的短波成分藍(lán)紫色遭到散射比長(zhǎng)波成分紅黃色劇烈得多，散藍(lán)紫色遭到散射比長(zhǎng)波成分紅黃色劇烈得多，散射光乃因短波的富集而呈蔚藍(lán)色。所以每當(dāng)大雨初霽、廓射光乃因短波的富集而呈蔚藍(lán)色。所以每當(dāng)大雨初霽、廓清了塵埃的時(shí)候，天空總是藍(lán)得格外美麗得意，其道理就清了塵埃的時(shí)候，天空總是藍(lán)得格外美麗得意，其道理就在這里在這里. 旭日和夕陽(yáng)呈紅色，與天空呈藍(lán)旭日和夕陽(yáng)呈紅色，與天空呈藍(lán)色屬于同一類景象，由于白光中色屬于同一類景象，由于白光中的短成分被更多地散射掉了，在的短成分被更多地散射掉了，在直射的日光中剩余較多的自

11、然是直射的日光中剩余較多的自然是長(zhǎng)波成分了。長(zhǎng)波成分了。早晚陽(yáng)光以很大的傾角穿過大氣層，早晚陽(yáng)光以很大的傾角穿過大氣層，閱歷大氣層的厚度要比中午時(shí)大得閱歷大氣層的厚度要比中午時(shí)大得多，從而大氣的散射效應(yīng)也要?jiǎng)×叶?，從而大氣的散射效?yīng)也要?jiǎng)×业枚?，這便是旭日初升時(shí)顏色顯得得多，這便是旭日初升時(shí)顏色顯得特別殷紅的緣由。特別殷紅的緣由。 由于紅光透過散射物的穿透才干比藍(lán)光強(qiáng)，因此通常情況由于紅光透過散射物的穿透才干比藍(lán)光強(qiáng)，因此通常情況下，危險(xiǎn)信號(hào)燈、交通禁行燈等采用紅色，使有關(guān)人員在下，危險(xiǎn)信號(hào)燈、交通禁行燈等采用紅色，使有關(guān)人員在能見度低的情況下，能盡早發(fā)現(xiàn)采取措施。能見度低的情況下，能盡早發(fā)現(xiàn)

12、采取措施。當(dāng)散射粒子的線度大于非常之幾波長(zhǎng)，甚至與波長(zhǎng)相當(dāng)散射粒子的線度大于非常之幾波長(zhǎng)，甚至與波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)瑞利散射定律不再成立，此為大粒子散射，稱為當(dāng)時(shí)瑞利散射定律不再成立，此為大粒子散射，稱為米氏散射。米氏散射。米米G.Mie)和德拜和德拜(P. Debye)以球形質(zhì)點(diǎn)為模型計(jì)算以球形質(zhì)點(diǎn)為模型計(jì)算了電磁波的散射。了電磁波的散射。米德拜的計(jì)算闡明，只需球半徑滿足以下條件時(shí)，米德拜的計(jì)算闡明，只需球半徑滿足以下條件時(shí)，瑞利散射定律才是正確的。瑞利散射定律才是正確的。23 . 0a當(dāng)當(dāng)a較大時(shí)，散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的依賴關(guān)系就不明顯較大時(shí)，散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的依賴關(guān)系就不明顯了，米德拜的計(jì)算結(jié)果如圖。了，

13、米德拜的計(jì)算結(jié)果如圖。當(dāng)入射光的波長(zhǎng)大于非常之一時(shí)，散射光的強(qiáng)度與波當(dāng)入射光的波長(zhǎng)大于非常之一時(shí)，散射光的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的依賴關(guān)系不明顯。因此散射光的顏色與入射光相長(zhǎng)的依賴關(guān)系不明顯。因此散射光的顏色與入射光相近，白光入射將察看到白色的散射光。近，白光入射將察看到白色的散射光。這就是云霧呈白色的緣故。這就是云霧呈白色的緣故。 例如，點(diǎn)燃的香煙冒出藍(lán)色的煙，但從口中吐出的煙卻例如，點(diǎn)燃的香煙冒出藍(lán)色的煙，但從口中吐出的煙卻是白色的。是白色的。Why？這是由于組成煙的微小顆粒藍(lán)光散射劇烈這是由于組成煙的微小顆粒藍(lán)光散射劇烈瑞利散射；瑞利散射；而從口中吐出的煙，由于凝聚了水蒸氣在其上，顆粒變而從口中吐出

14、的煙，由于凝聚了水蒸氣在其上，顆粒變大大屬于米氏散射，故呈現(xiàn)白色。屬于米氏散射，故呈現(xiàn)白色。當(dāng)光經(jīng)過介質(zhì)時(shí)，不僅介質(zhì)的吸收使透射光強(qiáng)減弱，由于當(dāng)光經(jīng)過介質(zhì)時(shí)，不僅介質(zhì)的吸收使透射光強(qiáng)減弱，由于光的散射也使使射入介質(zhì)的光強(qiáng)按指數(shù)方式衰減，因此，光的散射也使使射入介質(zhì)的光強(qiáng)按指數(shù)方式衰減，因此，穿過厚度為穿過厚度為l 的介質(zhì)透射光強(qiáng)為：的介質(zhì)透射光強(qiáng)為：)(0eII 為吸收系數(shù)，為吸收系數(shù)， 為散射系數(shù)，為散射系數(shù)， + 就稱為衰減系數(shù)。在就稱為衰減系數(shù)。在很多情況下，很多情況下， 和和 中一個(gè)往往比另一個(gè)小很多，因此可中一個(gè)往往比另一個(gè)小很多，因此可以忽略。以忽略。三三. 散射光強(qiáng)的角分布和偏振

15、態(tài)散射光強(qiáng)的角分布和偏振態(tài)實(shí)驗(yàn)闡明，散射光的強(qiáng)度隨光的方向而變化，自然實(shí)驗(yàn)闡明，散射光的強(qiáng)度隨光的方向而變化，自然光入射時(shí)，散射光強(qiáng)滿足下式：光入射時(shí)，散射光強(qiáng)滿足下式：)cos1 (20 II 是散射光方向與入射光方向之間的夾角。是散射光方向與入射光方向之間的夾角。入射光方向入射光方向散射光方向散射光方向可見，散射光可見，散射光強(qiáng)的分布是對(duì)強(qiáng)的分布是對(duì)于光的傳播方于光的傳播方向及垂直于光向及垂直于光的傳播方向是的傳播方向是對(duì)稱的。對(duì)稱的。xy假設(shè)入射光是線偏振的，傳播方向沿著假設(shè)入射光是線偏振的，傳播方向沿著Z軸，如圖。設(shè)軸，如圖。設(shè)在各向同性的介質(zhì)中有一粒子在各向同性的介質(zhì)中有一粒子P。當(dāng)

16、光與粒子相遇時(shí)，使當(dāng)光與粒子相遇時(shí)，使P作作受迫振動(dòng)，所構(gòu)成的電矢量受迫振動(dòng)，所構(gòu)成的電矢量也平行于也平行于X軸。由此產(chǎn)生的軸。由此產(chǎn)生的次波為球面波。光波又是橫次波為球面波。光波又是橫波，振動(dòng)方向與傳播方向垂波，振動(dòng)方向與傳播方向垂直。在各個(gè)方向的振幅應(yīng)等直。在各個(gè)方向的振幅應(yīng)等于最大振幅在相應(yīng)方向的投于最大振幅在相應(yīng)方向的投影。影。雖然從光源發(fā)出的光是自然光，但從正側(cè)方用檢偏器檢雖然從光源發(fā)出的光是自然光，但從正側(cè)方用檢偏器檢查發(fā)現(xiàn)，散射光是線偏振的，沿著斜側(cè)面察看發(fā)現(xiàn)是部查發(fā)現(xiàn)，散射光是線偏振的，沿著斜側(cè)面察看發(fā)現(xiàn)是部分偏振光，只需正對(duì)著入射方向察看時(shí)，透射光才是自分偏振光，只需正對(duì)著入

17、射方向察看時(shí)，透射光才是自然光。然光。xyA ABBDD因此，在赤道平面因此，在赤道平面ABAB上的個(gè)電的振上的個(gè)電的振幅最大，在兩極幅最大，在兩極D和和D處，振幅等于零。處，振幅等于零。不在赤道平面的任一點(diǎn)不在赤道平面的任一點(diǎn)F越越接近赤道平面振幅越大。接近赤道平面振幅越大。F假設(shè)入射光的矢量假設(shè)入射光的矢量E改為平行于改為平行于Y軸線偏振光，那么散軸線偏振光，那么散射光的振幅情況將上圖轉(zhuǎn)射光的振幅情況將上圖轉(zhuǎn)90即可得到。即可得到。自然光的電矢量在自然光的電矢量在xoy平面內(nèi)沿著一切能夠的方向振動(dòng)，平面內(nèi)沿著一切能夠的方向振動(dòng)，可平均分成沿著可平均分成沿著x和和y方向振動(dòng)的兩個(gè)線偏振光。被

18、粒方向振動(dòng)的兩個(gè)線偏振光。被粒子散射時(shí)，各個(gè)方向上的振幅可看成是以上兩個(gè)分振子散射時(shí)，各個(gè)方向上的振幅可看成是以上兩個(gè)分振動(dòng)的合成。如圖動(dòng)的合成。如圖圖中可以看出，沿著圖中可以看出，沿著PA、PA、PD、PD、PF等正等正側(cè)面察看時(shí)，散射光都是側(cè)面察看時(shí)，散射光都是線偏振光。振動(dòng)面垂直于線偏振光。振動(dòng)面垂直于入射光的傳播方向。入射光的傳播方向。PxyA ABBDDzF沿著光的傳播方向仍為沿著光的傳播方向仍為自然光；從其他方向察自然光；從其他方向察看時(shí)，散射光是部分偏看時(shí)，散射光是部分偏振光。振光。以上討論的散射介質(zhì)，假設(shè)它的分子本身是各向同性以上討論的散射介質(zhì)，假設(shè)它的分子本身是各向同性的。假

19、設(shè)介質(zhì)分子本身就是各向異性的，情況就要復(fù)的。假設(shè)介質(zhì)分子本身就是各向異性的，情況就要復(fù)雜的多。雜的多。例如當(dāng)線偏振光照射某些氣體或液體時(shí)，從側(cè)面察看例如當(dāng)線偏振光照射某些氣體或液體時(shí)，從側(cè)面察看時(shí)，散射光變成了部分偏振光有些情況透射光也變時(shí)，散射光變成了部分偏振光有些情況透射光也變成了部分偏振光。這種景象稱為退偏振。成了部分偏振光。這種景象稱為退偏振。以以Ix和和Iy分別表示散射光沿著分別表示散射光沿著x軸和軸和y軸振動(dòng)的強(qiáng)度，軸振動(dòng)的強(qiáng)度，那么散射部分偏振光的偏振度為：那么散射部分偏振光的偏振度為：xyxyIIIIP通常又引入退偏振度的概念：通常又引入退偏振度的概念：P1例如：例如：;%7:

20、;%14:;%4:;%1:2222COgasCSNH退偏振這一景象的解釋也是瑞利提出的。他以為退退偏振這一景象的解釋也是瑞利提出的。他以為退偏振度與散射分子的光學(xué)性質(zhì)各向異性有關(guān)。在這偏振度與散射分子的光學(xué)性質(zhì)各向異性有關(guān)。在這種分子里電極化的方向普通不與光波的電矢量方向種分子里電極化的方向普通不與光波的電矢量方向一樣。丈量退偏振度可以判別分子的各向異性，因一樣。丈量退偏振度可以判別分子的各向異性，因此也可以用來(lái)判別分子的構(gòu)造。此也可以用來(lái)判別分子的構(gòu)造。6.3 光的色散光的色散 Dispersion of Light光在介質(zhì)中的傳播速度光在介質(zhì)中的傳播速度v 隨波長(zhǎng)而異的景象，亦即介質(zhì)隨波長(zhǎng)

21、而異的景象，亦即介質(zhì)的折射率隨著波長(zhǎng)而變化，這種景象稱為光的色散。的折射率隨著波長(zhǎng)而變化，這種景象稱為光的色散。1672年牛頓首先利用三棱鏡的色散效應(yīng)把日光分解為年牛頓首先利用三棱鏡的色散效應(yīng)把日光分解為彩色光帶。彩色光帶。為了表征介質(zhì)折射率隨波長(zhǎng)的變化快慢程度和趨勢(shì)，引為了表征介質(zhì)折射率隨波長(zhǎng)的變化快慢程度和趨勢(shì)，引入介質(zhì)色散率的概念。入介質(zhì)色散率的概念。 定義為：介質(zhì)的折射率對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)，即介質(zhì)的色散率定義為：介質(zhì)的折射率對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)，即介質(zhì)的色散率為：為：dn/d一一. 正常色散正常色散丈量不同波長(zhǎng)的光線經(jīng)過棱鏡的偏轉(zhuǎn)角，就可算出棱丈量不同波長(zhǎng)的光線經(jīng)過棱鏡的偏轉(zhuǎn)角，就可算出棱鏡資料的折

22、射率鏡資料的折射率n與波長(zhǎng)與波長(zhǎng)之間的依賴關(guān)系曲線，即色之間的依賴關(guān)系曲線，即色散曲線。散曲線。實(shí)驗(yàn)闡明：凡在可見光范實(shí)驗(yàn)闡明：凡在可見光范圍內(nèi)無(wú)色透明的物質(zhì)，它圍內(nèi)無(wú)色透明的物質(zhì)，它們的色散曲線方式上很類們的色散曲線方式上很類似，其間有許多共同特點(diǎn)，似，其間有許多共同特點(diǎn)，如如n隨隨的添加而單調(diào)下降，的添加而單調(diào)下降，且下降率在短波一端更大，且下降率在短波一端更大，等等。這種色散稱為正常等等。這種色散稱為正常色散。色散。當(dāng)白光經(jīng)過介當(dāng)白光經(jīng)過介質(zhì)發(fā)生正常色質(zhì)發(fā)生正常色散時(shí)，白光中散時(shí)，白光中不僅紫光比紅不僅紫光比紅光偏折的厲害，光偏折的厲害，而且在所構(gòu)成而且在所構(gòu)成的光譜中，紫的光譜中，紫端

23、比紅端展得端比紅端展得更開。更開。1836年科希年科希A.L.Cauchy，1789-1857)給出一個(gè)正常色散給出一個(gè)正常色散的折射率隨波長(zhǎng)變化的閱歷公的折射率隨波長(zhǎng)變化的閱歷公式。式。正常色散的閱歷公式：正常色散的閱歷公式：42CBAn上式稱為科希公式，式中上式稱為科希公式，式中A，B，C是與物質(zhì)有關(guān)的是與物質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定，當(dāng)波長(zhǎng)變化范圍不常數(shù)，其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定，當(dāng)波長(zhǎng)變化范圍不大時(shí)，科希公式可只取前兩項(xiàng)，即大時(shí)，科希公式可只取前兩項(xiàng)，即2BAn那么介質(zhì)的色散率為：那么介質(zhì)的色散率為：32BddnA、B均為正值，上式闡明，折射率和色散率的數(shù)值均為正值，上式闡明，

24、折射率和色散率的數(shù)值都隨波長(zhǎng)的添加而減小，當(dāng)發(fā)生正常色散時(shí)，介質(zhì)的都隨波長(zhǎng)的添加而減小，當(dāng)發(fā)生正常色散時(shí)，介質(zhì)的色散率小于零。色散率小于零。對(duì)介質(zhì)有劇烈吸收的波段稱為吸收帶。實(shí)驗(yàn)闡明，在劇對(duì)介質(zhì)有劇烈吸收的波段稱為吸收帶。實(shí)驗(yàn)闡明，在劇烈吸收的波段，色散曲線的外形與正常色散曲線大不一烈吸收的波段，色散曲線的外形與正常色散曲線大不一樣。樣。 二二. 反常色散反常色散假設(shè)向紅外區(qū)域延伸，假設(shè)向紅外區(qū)域延伸，并接近吸收帶時(shí)，色并接近吸收帶時(shí)，色散曲線開場(chǎng)與科希公散曲線開場(chǎng)與科希公式偏離見圖中式偏離見圖中R點(diǎn)。點(diǎn)。 如下圖為一種在可見光區(qū)域內(nèi)透明的物質(zhì)如石如下圖為一種在可見光區(qū)域內(nèi)透明的物質(zhì)如石英在紅

25、外區(qū)域中的色散曲線，在可見光區(qū)域內(nèi)色散英在紅外區(qū)域中的色散曲線，在可見光區(qū)域內(nèi)色散是正常的，曲線是正常的，曲線PQ段滿足科希公式。段滿足科希公式。在吸收帶內(nèi)因光極弱，很難推測(cè)到折射率的數(shù)據(jù)。過在吸收帶內(nèi)因光極弱，很難推測(cè)到折射率的數(shù)據(jù)。過了吸收帶，色散曲線了吸收帶，色散曲線ST段又恢復(fù)正常的方式，并段又恢復(fù)正常的方式，并滿足科希公式。滿足科希公式。在吸收帶內(nèi)，折射率隨波長(zhǎng)的添加而添加，即在吸收帶內(nèi)，折射率隨波長(zhǎng)的添加而添加，即dn/d 0,與正常色散相反，這種景象稱為反常色散。與正常色散相反，這種景象稱為反常色散。應(yīng)該指出：所謂應(yīng)該指出：所謂“反常只是歷史上的緣由。景象本反常只是歷史上的緣由。景象本身恰反映了在吸收帶內(nèi)普遍服從的色散規(guī)律。身恰反映了在吸收帶內(nèi)普遍服從的色散規(guī)律。一切介質(zhì)在透明波段一切介質(zhì)在透明波段表現(xiàn)出正常色散；而表現(xiàn)出正常色散；而在吸收帶內(nèi)表現(xiàn)出反在吸收帶內(nèi)表現(xiàn)出反常色散。常色散。三三. 色散的察看色散的察看1672年牛頓首先利