第六章光与物质相互作用 6.1光的吸收（略) 6.2光的色散（略） 6.3光的散射
第六章 光与物质相互作用 6.1 光的吸收（略） 6.2 光的色散（略） 6.3 光的散射
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光的散射 散射现象概述 定义 散射：光束通过光学性质不均匀的介质时，其能量将向整个空间内散开， 从而在垂直于传播方向上的强度不为0。 散射物质 平行光 散射光 条件 媒质的光学性质不均匀。例如：气体中有随机运动的分子、原子或烟雾、 尘埃，液体中混入小微粒，晶体中掺入杂质或缺陷等。 散射现象的分类 ①散射光波矢量变化而波长不变化：瑞利散射、米氏散射。 ②散射光波矢和波长同时变化：拉曼散射和布里渊(Brillouin)散射
光的散射 散射现象概述 散射：光束通过光学性质不均匀的介质时，其能量将向整个空间内散开， 从而在垂直于传播方向上的强度不为0。 定义 条件 媒质的光学性质不均匀。例如：气体中有随机运动的分子、原子或烟雾、 尘埃，液体中混入小微粒，晶体中掺入杂质或缺陷等。 ① 散射光波矢量变化而波长不变化：瑞利散射、米氏散射。 ② 散射光波矢和波长同时变化：拉曼散射和布里渊（Brillouin）散射。 散射现象的分类 x l z 散射光 散射物质 平行光
散射现象及其解释 散射机制的多样性 按尺度由小到大，可以主要分为以下几种。 (1)分子散射 成因：介质中的原子或分子中包含的电子，在外来光波的电磁场作用下， 做同频的受迫振动，形成一个偶极振子，这些偶极振子作为新的次波源 向四周发射次波，这些次波的相干叠加，再和主光波进行叠加，形成了 散射光场。 决定因素：叠加的结果，是否有明显的侧向散射光强，主要取决于两个 因素。 ①散射单元的尺度 ②散射单元的排列方式
散射现象及其解释 散射机制的多样性 （1）分子散射 成因：介质中的原子或分子中包含的电子，在外来光波的电磁场作用下， 做同频的受迫振动，形成一个偶极振子，这些偶极振子作为新的次波源， 向四周发射次波，这些次波的相干叠加，再和主光波进行叠加，形成了 散射光场。 决定因素：叠加的结果，是否有明显的侧向散射光强，主要取决于两个 因素。 ① 散射单元的尺度 ② 散射单元的排列方式 按尺度由小到大，可以主要分为以下几种
散射现象及其解释 散射机制的多样性（续） (1)分子散射（续） 气体中的典型尺度关系 可见光波长1≈500nm分子线度a≈0.5nm 气体分子间距d≈5nm 因此，对于气体来说λ》ā>a一→极小尺度散射单元一全方位散射 散射单元的位置分布对散射的影响 ()散射单元均匀排列→相干叠加的结果使侧向散射光强为0，仅保留沿 入射方向的零级波。大量次波与主光波叠加，使零级波相位有所滞后， 因此介质中的光波相速度小于真空中的光速。 (b)分子热运动对散射的影响 热运动造成分子密度的局部涨落。一→产生随机的不均匀性。→侧向光强不为0。 由于分子线度很小，因此偶极振子强度很小，导致散射光强微弱
散射现象及其解释 散射机制的多样性（续） （1）分子散射（续） 气体中的典型尺度关系 可见光波长 500nm 分子线度 a nm 0.5 气体分子间距 d nm 5 因此，对于气体来说 𝜆 ≫ 𝑑ሜ > 𝑎 极小尺度散射单元 全方位散射 散射单元的位置分布对散射的影响 (a) 散射单元均匀排列 相干叠加的结果使侧向散射光强为0，仅保留沿 入射方向的零级波。大量次波与主光波叠加，使零级波相位有所滞后， 因此介质中的光波相速度小于真空中的光速。 (b) 分子热运动对散射的影响 热运动造成分子密度的局部涨落。 产生随机的不均匀性。 侧向光强不为0。 由于分子线度很小，因此偶极振子强度很小，导致散射光强微弱