光的散射课件.ppt

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1、光的散射课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 小障碍物使波发生散射，较大物体使波发生反射，小障碍物使波发生散射，较大物体使波发生反射，边缘部分发生衍射。边缘部分发生衍射。按不均匀团块的性质、散射可按不均匀团块的性质、散射可分为两大类：分为两大类：（1）悬浮质点的散射：如胶体、乳浊液、含有烟、）悬浮质点的散射：如胶体、乳浊液、含有烟、雾、灰尘的大气中的散射必于此类。雾、灰尘的大气中的散射必于此类。（2）分子散射：即使十分纯净的液体或气体，也能）分子散

2、射：即使十分纯净的液体或气体，也能产生比较微弱的散射，这是由于分子热运动造成密度产生比较微弱的散射，这是由于分子热运动造成密度的局部涨落引起的，这种散射，称为分子散射，物质的局部涨落引起的，这种散射，称为分子散射，物质处临界点时密度张落很大，光线照射在其上，就会发处临界点时密度张落很大，光线照射在其上，就会发生强烈的分子散射，这种现象叫做临界乳光。生强烈的分子散射，这种现象叫做临界乳光。2 四射区别散射、反射和衍射 把线度小于光的波长的微粒对入射光的散射，称为瑞利散射（Rayleigh scattering）。瑞利散射不改变原入射光的频率。3 瑞利散射Rayleigh scatteringRa

3、yleigh scattering 瑞利定律的适用条件是散射体的尺度比光的波瑞利定律的适用条件是散射体的尺度比光的波长小，在这条件下作用在散射体上的电场可视为长小，在这条件下作用在散射体上的电场可视为交变的均匀场，散射体在这样的极化，只感生电交变的均匀场，散射体在这样的极化，只感生电偶极矩而无更高级的电矩。偶极矩而无更高级的电矩。较大颗粒对光的散射不遵从瑞利的较大颗粒对光的散射不遵从瑞利的的四次方的四次方反比律。反比律。4 4 散射光的偏振性散射光的偏振性5 散射光的强度散射光的强度 按照介质不均匀结构的性质，散射可以分为以下两大类：(1)悬浮微粒的散射或廷德尔（J.Tyndall，1820-

4、1893）散射，例如在胶体、乳浊液以及含有烟、雾或灰尘的大气中的散射。(2)分子散射（molecular scattering），这是由于分子热运动造成的密度局部涨落而引起的光的散射。例如，即使是光学性质完全均匀的物质，当它处在临界点附近时，密度涨落很大，光照射在其上就会发生强烈的分子散射，这就是所谓临界乳光现象。6 两种散射两种散射海市蜃楼问：天空为什么是蓝的？旭日和夕阳为什么是红的？云为什么是白的？答：答：首先，白昼天空之所以是亮的，完全是大气散射阳光首先，白昼天空之所以是亮的，完全是大气散射阳光的结果。如果没有大气，即使在白昼，人们仰观天空，将的结果。如果没有大气，即使在白昼，人们仰观天

5、空，将看到光辉夺目的太阳悬挂在漆黑的背景中。这景象是宇航看到光辉夺目的太阳悬挂在漆黑的背景中。这景象是宇航员司空见惯了的。由于大气的散射，将阳光从各个方向射员司空见惯了的。由于大气的散射，将阳光从各个方向射向观察者，我们才看到了光亮的天穹，按瑞利定律，白光向观察者，我们才看到了光亮的天穹，按瑞利定律，白光中的短波成分（蓝紫色）遭到散射比长波成分（红黄色）中的短波成分（蓝紫色）遭到散射比长波成分（红黄色）强烈得多，散射光乃因短波的富集而呈蔚蓝色。瑞利曾对强烈得多，散射光乃因短波的富集而呈蔚蓝色。瑞利曾对天空中各种波长的相对光强作过测量，发现与反比律颇相天空中各种波长的相对光强作过测量，发现与反比

6、律颇相吻合。大气的散射一部分来自悬浮的尘埃，大部分是密度吻合。大气的散射一部分来自悬浮的尘埃，大部分是密度涨落引起的分子涨落引起的分子 散射，后者的尺度往往比前者小得多，瑞散射，后者的尺度往往比前者小得多，瑞利反比律的作用更加明显。所以每当大雨初霁、玉宇、澄利反比律的作用更加明显。所以每当大雨初霁、玉宇、澄清了尘埃的时候，天空总是蓝得格外美丽可爱，其道理就清了尘埃的时候，天空总是蓝得格外美丽可爱，其道理就在这里在这里.一天天空变化 由于白光中的短成分被更多地散射掉了，在直射由于白光中的短成分被更多地散射掉了，在直射的日光中剩余较多的自然是长波成分了。早晚阳光以的日光中剩余较多的自然是长波成分了

7、。早晚阳光以很大的倾角穿过大气层，经历大气层的厚度要比中午很大的倾角穿过大气层，经历大气层的厚度要比中午时大得多，从而大气的散射效应也要强烈得多，这便时大得多，从而大气的散射效应也要强烈得多，这便是旭日初升时颜色显得特别殷红的原因。是旭日初升时颜色显得特别殷红的原因。白云是大气白云是大气中的水滴组成的，因为这些水滴的半径与可见光的波中的水滴组成的，因为这些水滴的半径与可见光的波长相比已不算太小了，瑞利定律不再适用，按米长相比已不算太小了，瑞利定律不再适用，按米-德拜德拜的理论，这样大小的物质产生的散射与波长的关系不的理论，这样大小的物质产生的散射与波长的关系不大，这就是云雾呈白色的缘故。大，这就是云雾呈白色的缘故。见P391 例题6.1