2022-2023学年高二物理竞赛课件：色散的解释——偶极子受迫振动模型

色散的解释 ——偶极子受迫振动模型 色散的解释 ——偶极子受迫振动模型 设光波 入射到介质中,使得介质中的束缚电子作受迫振荡,考虑到光与物质相互作用时,主要是光波电场的作用,忽略入射光波磁场对电子的作用力,得到了电子作受迫振动的方程为。 上式方程的解为： 实验装置： 观察钠蒸汽反常色散实验装置 P L2 V L1 S S2 S1 H L3 L4 (3) 准确测定法 利用最小偏向角原理，分别测量出棱镜物质对不同波长单色光的折射率，从而精确地得到n(l) 曲线。 (2) 伍德的交叉棱镜法 钠蒸汽管，相当于图1中的P2棱镜 实验色散曲线 介质的色散曲线 可见光 重火石玻璃 轻火石玻璃 水晶 冕玻璃 荧石 n 1.70 1.60 1.50 1.40 0 200 1000 800 400 600 图11-27 正常色散曲线 描述正常色散时折射率n 与波长 关系的经验公式为科希方程： 正常色散的特点： （1）波长越短，折射率越大； （2）波长越短， 越大； （3）波长一定，物质折射率越大， 也越大； （4）不同物质的色散曲线没有简单的相似关系。 a、b、c为由介质特性决定的常数，由实验得出。 当波长变化范围不大时，科希方程可取近似形式 由上两式可得： ,与正常色散曲线、光谱的 特点相吻合。 特点：1、光谱线是非均匀排布的。 2、短波段的角色散率比长波段的大（可比较a、c）。 3、折射率大则角色散率大，光谱展开得宽（比较 a、b）。 色散光谱： 利用摄谱仪拍摄了几种物质的色散光谱如下： 反常色散：波长越短，折射率越小的色散. 孔脱定律：反常色散总是与光的吸收有密切联系。 “反常”色散实际上也是很普遍的，“反常”并不反常，“反常”色散和“正常”色散仅是历史上的名词。 在选择吸收区，折射率随波长出现突变。在选择吸收区两侧，折射率随波长迅速变化，并且在长波一侧的折射率远大于短波一侧。远离吸收区处，折射率随波长的变化表现为正常色散特征。 结论：反常色散并不反常。它反映了介质在选择吸收区及其附近的色散特征。如果介质在某一光谱区出现反常色散，则一定表明介质在该波段具有强烈的选择吸收特性。而在正常色散的光谱区，介质则表现为均匀吸收特性。 特点： 石英的色散曲线 反常色散总是与光的吸收有密切联系，一种物质在某一波长区域内有反常色散时，则在该区域内也有强烈的吸收。 固有频率0附近的折射率与吸收（经典电子理论） 在反常色散区ＭＮ内出现折射率随频率的增大而减小的现象。 反常色散曲线 特点：折射率随波长的增大而增大，即色散率 任何物质共有的现象：在物质的吸收带范围内存在反常色散，而在吸收带以外或两个吸收带之间则存在正常色散。 一种物质的全部色散曲线：各波段的正常色散曲线与反常色散曲线之总和 特点： ① 折射率在相邻两个选择吸收带之间随波长增大呈单调降； ② 每个选择吸收带处折射率发生突变，且长波一侧折射率急剧增大； ③ 随着波长的增大，各吸收带之间的曲线抬高——科希公式中的A值增大； ④ l=0时，对于任何介质，n=1。波长较小时，如g 射线和X射线，n<1。 图11-29 一种介质的全波段色散曲线 电位移矢量为： 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 $