2022-2023学年高二物理竞赛课件：光的散射

光的散射 光的散射 散射含义：光通过非均匀介质时从侧面看到光的现象. 物理本质：次波叠加不能完全抵消的结果。 瑞丽散射 d <λ/ 10 有波长依赖性 米氏散射 d >10λ 无波长依赖性 拉曼和布理渊散射 弹性散射 非弹性散射 d为散射粒子线度 （小粒子散射）； （大粒子散射） 复折射率 又 则 (1) (11-112) (2) 比较上式和式(11-112)的实部和虚部,得 图11-30 吸收波长li 附近的折射率 n=1 li l n nk 特点： ① ② ④ ③ 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 特点： 前面利用电偶极子振荡模型,介绍了稀薄气体介质的色散和吸收的物理过程. 同样的也可用于讨论原子密度较大的介质(如液体和固体)的情况,此时每一个原子还受到其他原子的电场作用. 光通过物质时，光的吸收与散射都能导致光强的减弱，于是透射光强I与入射光强I0之间的关系为： ，其中称为吸收系数，’称为散射系数。 1. 规律 2．物理机制 光通过非均匀物质时，杂质微粒的线度一 般比光的波长小，它们彼此间的距离比波长大， 而且排列毫无规则。因此，当它们在光作用下 振动时彼此间无固定的相位关系，次级辐射的 不相干叠加，各处不会相消，从而形成散射光。 白光通过浑浊物质时，沿z 方向，散射光呈 实验 青蓝色，沿x方向，散射光呈红色。 Rayleigh law 紫光的散射强度大约是红光的10倍。 散射光强度 瑞利散射： 1) 稀薄气体以及悬浮微粒的散射（d <λ/ 10） 2) 纯净气体或液体的散射（分子散射） 瑞利散射具有以下特点： 天空成蔚蓝色是大气强烈散射太阳光中的紫光和蓝光所造成的。 （2）散射光强度随观察方向而变，即 其中I()是与入射光方向成角方向上的散射光强,I0 是=/2方向上 的散射光强,在不同的观察方向上,散射光强不同。 （1）散射光强度与入射光波长(频率)的四次方成反比(正比)， （3）散射光具有偏振性,并与角有关. 自然光入射到各向同性媒质：垂直于入射方向的散射光为线偏振光，原入射方向及其逆方向上,散射光仍是自然光，其他方向的散射光是部分偏振光偏振程度与角有关。 自然光入射到各向异性媒质：散射光在与入射光垂直方向上是部分偏振光。 偏振性 自然光入射到散射物质中，观察到： 实验 正侧方（z）线偏振 斜方向（C）部分偏振 对着x方向（x）自然光 O x y z B B’ A A’ y z P p D D’ 用电偶极子次级辐射可解释 物理解释 被微粒散射时，各方向上的振幅可看成以上 两个分振动的合成。 实验现象 分解成 + 退偏振 线偏振光照射某些气体或液体，从侧向 观察时，散射光变成部分偏振的，称为退偏 振。其机理是介质分子本身是各向异性的。 散射光的偏振性 散射光强的角度依赖 $