第14章光与物质相互作用

1、15.1 分子光学的基本概念分子光学的基本概念15.2 光的散射光的散射15.3 光的吸收光的吸收15.4 光的色散光的色散15.1 分子光学的基本概念分子光学的基本概念一、一、 电偶极子模型电偶极子模型tqef cos01带电粒带电粒子受力子受力 电场力电场力krf 2trfdd3 其他电荷给的弹性力其他电荷给的弹性力 电磁辐射阻尼力电磁辐射阻尼力2232dd2trmfff tfrtrtr cosdd2dd02022 mk 0 固有频率固有频率m2 阻尼系数阻尼系数mqef00 tatrcos稳态解稳态解 2220202 fa稳态解稳态解2202tan 感生电偶极矩感生电偶极矩 222020

2、22cos mteqqrp当当 0 振幅最大振幅最大 tatrcosmqe /0二、二、 带电粒子分类带电粒子分类原子核、离子原子核、离子重振子重振子 惯性大，在频率较低的红外惯性大，在频率较低的红外 光中才能振动。光中才能振动。电子振子很轻电子振子很轻 能在可见光照射下能振动。能在可见光照射下能振动。 普通光源普通光源,场强不大场强不大.地球表面附近太阳光的电场强度地球表面附近太阳光的电场强度10v/m频率很大频率很大:紫外紫外 ,可见可见: ,红外红外:zh16151010zh15141010zh14121010在入射光在入射光(电场电场)作用下形成的偶极子是一个次波源作用下形成的偶极子是

3、一个次波源,辐射球面辐射球面波。物质中波。物质中,原子平均距离比光波小很多原子平均距离比光波小很多,在在 的体积内含的体积内含有大量的原子有大量的原子.这就意味这就意味:在物质中大量的原子被同一列入射在物质中大量的原子被同一列入射波激发波激发,这样形成偶极子振动所辐射的次波是相干的这样形成偶极子振动所辐射的次波是相干的.3散散 射射41 si（1）媒质的不均匀度）媒质的不均匀度a 的媒质散射的媒质散射瑞利散射瑞利散射 （2）大颗粒媒质散射对波）大颗粒媒质散射对波长无选择。长无选择。15.2 光的散射光的散射瑞利散瑞利散 射区射区 a散射概率散射概率宇航员在太空看宇航员在太空看到的天空和太阳。到

4、的天空和太阳。在地球上，清晨阳光穿过大气的距离较中午长，所在地球上，清晨阳光穿过大气的距离较中午长，所以被散射掉的短波成分更多以被散射掉的短波成分更多朝阳、夕阳呈红色。朝阳、夕阳呈红色。为什么我们看到为什么我们看到的天是蓝色的？的天是蓝色的？ 散射！散射！清晨清晨中午中午傍晚傍晚（3）拉曼）拉曼散射散射光源光源散射物质散射物质光谱仪光谱仪 1 1 01 23 32 紫伴线紫伴线01 红伴红伴线线 0分子的固有频率。分子的固有频率。 3232 、；、 分子的固有频率不止一个，分子的固有频率不止一个，所以拉曼光谱中还有所以拉曼光谱中还有15.3 光的吸收光的吸收i0ix0 x i -di x+dxxiiddxiidd xiidd xii00 xii 0lnxeii 0朗伯特定律朗伯特定律sa 真吸收真吸收散散 射射 xsaeii 015.4 光的色散光的色散 n 1、任何光学材料都有色散。、任何光学材料都有色散。0 2、正常色散：、正常色散： n 3、反常色散：、反常色散：处于吸收带处于吸收带附近。附近。 棱镜光谱棱镜光谱作者作者 余余 虹虹 入射光入射光/e etieee 0tieep 00散射光散射光/p p se/se/0242224/16irci sin 02422416irci 200/0iii 2242024/cos132 rciiii照