波长与折射率色散曲线图

例1. 南北极探险用： “太阳罗盘”（利用阳光散射的偏振性） 辨别方向（因磁罗盘在南北极无用）.
例2. 蜜蜂靠天空光的偏振性辨别方向（蜜蜂的眼睛中有对偏振 敏感的器官）
2) 纯净气体或液体的散射（分子散射）
分子热运动，引起密度起伏，形成非均匀的小 “区 域” ，发出次波，造成非相干迭加。
米— 德拜，廷德尔散射 ( d >λ/20 ). 散射光强与λ无关 白光散射,也可以为是衍射的结果. 例: 白云、雾、白烟.
偏振度： P I y - I x Iy + Ix
通常又用退偏度计算
1-P
五、散射光的强度
光沿x轴传播，在xoz平面观察: I y I0
o
y
x
q
z
q a IzI0si2nI0co 2 s 余弦定律
a IIy+IzI0(1+co 2 )s
Iy Iz ∴ I 是部分偏振光.
y
q
z
ax
c
当 a2时IIyI0 为线偏振光.
直线传播 机理：介质中的电子在光波电磁场作用下作受迫振动,消耗能量,
发射次波，由于介质的小范围的不均匀性.
r r(r)产生衍射（即散射）.
三、瑞利散射
分子散射的理论首先是由瑞利提出来的，瑞利认为由 于分子的热运动破坏了分子间固定的位置关系，使分 子所发出的次波不再相干，因而产生了旁向散射光。 是分子所发的次波，到达观察点没有固定的相位关系， 是不相干叠加。
I
I0e-AAc
la
- 与浓度无关的常数
.
a - 吸收系数. a
C - 溶液的浓度.
A - 与浓度无关的常数 .
a - 稀溶液 :a C
a
a

u2n ,0 u2n 2,0 AM , u2n 1,0 u2n 1,0 Am ..
将以上所设的方程的解代入运动方程，可
得以下方程组：
2D coskaAM 2D 2m Am 0. 2D 2M AM 2D coskaAm 0,
若 AM 0,Am 0 不存在,以上方程组的
动方程.因此,驻波不会沿z方向传播.群速
度为零,这表示驻波能量稳定！！！
●平移倒格矢 G
2l
a
l
取整),色散曲
线可以从第一布里渊区移到第一布里渊
区之外.但是，
k G
4D M
sin
k
G a
2
4D M
sin
k
2 a
2
l a
4D M
sin
ka
2l
2
4D M
sin
ka
2
k .
k k G 格波频率相同.
OP：GaAs,AlAs 不重叠，驻波.
满足 niai
m ,m
2
1,2,3 ;i
A,B .
kzm
2
2m 2niai
m
niai
,
m 1,2,3 ;i A,B .
AP：GaAs,AlAs 接近,为传播模.折叠效应
是界面处AP周期性多次反射相干叠加结果.
9.9 混晶中声子 1.混晶
2
D
1
m
1
M
D
1
m
1
M
,
12
D
1
m
1
M
D
1
m
1
M
2D
1
m
1
M
,光学支

第二十一章 光的吸收、散射和色散 （2）光的吸收的电子论解释
在实际情况中，振子的振动就是衰减的阻尼振动。在外 电场的作用下，受迫振动的振幅为
x
x ei(t) 0
m(02
eE0
2
eit
ir)
则
r
1
Ne2
m0[(02 2 )
ir]
显然n是一复数，令 n n1 in。2 则在介质中沿x方向传播 的折射光可表示为
极化强度 P Np Nex Nex0eit
P与 E的比值为
r
1
P 0E
Nex0eit 0 Eeit
Ne2
m0 (02 2 )
式中 r n2 。上式可写成
n2
1 4 2 Ne2
m0c2
•
•
上式称为色散塞尔迈尔公式，它比科希公式更符合实际。当
时，用二项式定理把它展开即得到描述色散的科希公式。
二 瑞利散射
线度小于光的波长的微粒对入射光的散射现象通常称为瑞利 散射。
第二十一章 光的吸收、散射和色散
规律： （1）散射光的强度与波长的四次方成反比
Is ()
f () 4
（2）散射光的强度与方向有关
I I /（2 1 cos2 )
（3）散射光具有确定的振动方
向，也就是说，它是偏振光。 三 喇曼散射
◆洛仑兹电子理论所提出的电偶极子模型定性方面能与实验结果大体 相符，物理图象简明。按照这一模型，可以计算出介质中光的传播速 度和折射率，也可以求得光对介质的吸收系数。
二 色散和吸收的电子论解释
（1）关于色散的电子论解释
假设色散介质中只有一个电子，分子间没有相互作用，
当电子偏离平衡位置的位移为 时，其电偶极距 P ex，根据

正常色散：dn/d<0，出现于介质的一般吸收光谱区域 反常色散：dn/d>0，出现于介质的选择吸收光谱区域
(2) 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 曲线。
实验色散曲线
n
重火石玻璃
1.70
1.60
1.50 1.40
0
可见光
轻火石玻璃
水晶 冕玻璃
固有频率0附近的折射率与吸收（经典电子理论）
M
N
在反常色散区ＭＮ内出现 折射率c 2
2
n2
反常色散曲线
特点：折射率随波长的增大而增大，即色散率
dn 0
d
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：
图11-29 一种介质的全波段色散曲线
特点： 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。
(一) 物质对光吸收的一般规律 1 朗伯定律：
设光通过厚度为dx的介质层时， 光强由I减少为（I－dI），则有：
dI = Idx
成立，
积分可得通过厚度为L的介质后的光强 I ，
I0
I dI
l
dx
I I0
0
I I0el
—— 吸收系数, 单位长度上的光强吸收率
这就是布格尔定律或朗伯定律。

实验方法
光源选择
需要使用棱镜、白纸、单色光源、尺子等。
实验器材
在室内或室外安静、无风的环境下进行，确保实验结果的准确性。
实验环境
实验步骤
1. 将棱镜放在白纸上，调整棱镜的角度，使光线能够折射到白纸上。
3. 观察并记录不同颜色光线的折射角度，以及它们在白纸上的色散情况。
2. 将单色光源对准棱镜，调整距离，使光线能够照射到棱镜上。
光谱仪
光谱仪是一种能够产生和测量光谱的仪器，可以用于分析物质的化学成分和性质。
分光仪器
光的干涉实验
通过使用分光仪器，可以产生不同颜色的光干涉条纹，从而研究光学干涉现象和物质的性质。
光的衍射实验
通过使用分光仪器，可以研究光的衍射现象和物质的性质，例如研究光学纤维和光学波导等。
光学实验
通过使用光的色散原理，可以拍摄出彩色照片，使得照片中的颜色更加真实和自然。
2023
光的色散ppt
目录
contents
光的色散现象光的色散的应用光的色散的研究发展光的色散对生活的影响光的色散的实验方法及步骤总结与展望
光的色散现象
01
光的色散定义：复色光分解为单色光的现象。
光的色散定义当一束光通过棱镜时，不同波长的光会发生不同程度的折射，从而导致光的分离，形成不同的颜色。这种现象被称为光的色散。
在信息科学领域，光的色散可以实现高速、大容量的光通信和信息处理。
在生物医学领域，光的色散可以用于生物组织成像和疾病诊断等方面，有助于医学研究和诊断技术的发展。
对实际应用的展望
THANK YOU.
谢谢您的观看
光的色散定义
光的色散实验
01
02
03
04
05

在一个较大的波段范围内都不只有一个吸收带，而 是有几个吸收带，这一点已由它的吸收光谱所证实。
2．反常色散
从电子论的观点看，用电荷与质量分别为 ej 和 mj 的不
同带电粒子谐振子与每个频率0j 相对应，这时的复折
射率 的n表达式应写为
n2 1+
j
N
j
e
2 j
1
0m j (02j 2 ) irj
M
L1
P1 P2
L2
N b
a
a1 b1
7.3 光的色散 (Dispersion of light)
如果没有棱镜 P2，由于P1 棱镜的色散所引起的分光作 用，在光屏上将得到水平方向的连续光谱ab。
M L1 P1
L2 N b a
7.3 光的色散 (Dispersion of light)
如果放置棱镜 P2，则由 P2 的分光作用,使得通过 P1 的 每一条谱线部向下移动。
7.3 光的色散 (Dispersion of light) 介质中的光速随光波波长变化的现象叫光的色散现象。
观察色散现象的最简单方法是利用棱镜的折射。
7.3 光的色散 (Dispersion of light)
通过狭缝 M 的白光经透镜 L1 后，成为平行光，该平
行光经 P1、P2 及 L2, 会聚于屏 N 上。
n
P
S
Q R 科希
2．反常色散 在吸收区，由于光无法通过，n 值也就测不出来了。
n
P
S
Q R 科希方程 T
0
可见光区
吸收带
图中蓝线是测量结果，红线是计算结果。
2．反常色散 当入射光波长越过吸收区后，光又可通过石英介质， 这时折射率数值很大,且随着波长的增加急剧下降。

无色透明的物体能透过所有颜色的色光
红玻璃只透过红光
蓝玻璃只透过蓝光
红纸只反射红光
绿纸只反射绿光
不透明物体的颜色：由它反射的色光决定
什么颜色的不透明物体只能反射什么 色光，其他颜色的色光则被它吸收 白色物体： 反射所有色光 黑色物体：吸收所有色光
原图
用红光照射下
用蓝光照射
2、色光的三原色与颜料的三原色不同 色光－红、绿、蓝 颜料－红、黃、蓝
3、色光的 混合与颜料 的混合规律
也不同
光
的
光 的
颜 色
色
散物
体
的
颜
色
色散：太阳光可以分解成红、橙、黄、 绿、蓝、靛、紫七种颜色的光。
三原色光：红、绿、蓝
光的混合：
透明物体的颜色：与物体透过的光的 颜色相同。 不透明物体的颜色：与物体反射的光 的颜色相同。 颜料的三原色：品红、黄、青 色彩的调配：
7.有色透明物体的颜色由它 透过的色光决定,有色的不 透明体的颜色由它 反射的色光 决定.
8.对各种颜色的色光都能吸收的物体颜色是 黑色.
9.对各种颜色的色光都能反射的物体颜色是:( A )
A.白色.
B.无色.
C.黑色.
D.不存在这种颜色.
10.一束光照到一张纸上,看到这张纸呈 现红色,那么这束光和这张纸是:( D )
1、太阳光通过一个玻璃三棱镜，被分解 成七种单色光，按偏折程度从小到大排列 ，其顺序是 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 ， 七色光带再通过第二个三棱镜镜 ，又可 以混合成 白 光。
2、彩虹是太阳光通过空中小水珠 色散 的 现象，彩虹的最上边是 红 色。
3、白光通过绿玻璃照到草地上，绿 草是 绿 颜色，照到小白兔身上， 小白兔是 绿 色。

色散曲线表征材料光学特性及波长选择引言：光学是研究光的传播、反射、吸收和干涉等现象的学科。

材料的光学特性对于光的传播以及与材料的相互作用至关重要。

色散曲线是一种常用的方法来描述材料的光学特性，它可以帮助我们了解材料对不同波长光的吸收和散射情况。

本文将介绍色散曲线的概念、其在材料光学特性表征中的重要性，并探讨如何选择适当的波长对材料进行研究。

一、色散曲线概述色散是指材料对光波波长的依赖关系。

当光线经过一个介质时，不同波长的光波会因材料的光学性质而产生不同的折射率。

色散曲线则是描述光波传播过程中折射率变化与波长变化的关系。

一般来说，折射率随着波长的增加而减小，这种现象称为正常色散；相反，折射率随波长增加而增大则称为反常色散。

二、色散曲线的重要性色散曲线是表征材料光学特性的重要工具，其具有以下几个重要作用：1. 材料鉴定和分类：不同材料的色散曲线各异，通过测量材料的色散曲线，我们可以确定材料的光学特性，从而将其分类和鉴定。

2. 特定波长的选择：通过分析材料的色散曲线，我们可以选择合适的波长来研究材料。

例如，对于某些材料，特定波长的光会被材料吸收，因此选择其他波长进行观察可以避免吸收干扰，得到更准确的结果。

3. 光学器件设计：色散曲线对于光学器件的设计非常关键，特别是在光纤通信领域。

通过选择适当的材料和波长，可以优化光学器件的性能和效率。

三、如何选择波长进行研究在材料研究过程中，选择合适的波长进行研究是非常重要的，下面给出一些选择波长的准则：1. 避免吸收峰和散射：当研究材料吸收性质时，需要避开材料吸收峰的波长进行实验，以免吸收干扰研究结果。

同时，如果材料对特定波长的光有强烈的散射现象，也应选择其他波长。

2. 最大灵敏度波长：材料在某些波长下可能具有最大的灵敏度。

在研究材料光学特性时，选择具有最大灵敏度的波长可以获得更准确的测量结果。

3. 窗口波长：对于某些材料，只有在特定的波长范围内才能观察到其光学特性。

创新教育方式
运用现代信息技术和互联网手段， 创新光的色散课程教学方式，提高 教学质量和覆盖面。
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，色散表现为不同波长的光分开。
色散与折射的联系与区别
折射和色散都是光的传播特性的表现，但产生 机理和表现形式不同。
折射是光从一种介质进入另一种介质时，由于 不同介质的光速不同而引起的，色散是介质对 不同波长的光具有不同的折射率而引起的。
折射现象表现为光线通过凸透镜或凹透镜后发 生偏折，色散表现为不同波长的光分开。
光的色散是由于光波在通过不同介质时发生折射，不同波长 的光波以不同的角度偏折造成的。
光的色散的现象
光的色散现象表现为复色光通过棱镜后分解为不同颜色的 单色光，形成一条彩色带。
彩色带的顺序与波长从短到长依次为紫、靛、蓝、绿、黄 、橙、红。
光的色散的研究历史
1
光的色散现象最早被英国物理学家牛顿发现并 进行了研究。
水对光的色散影响
水的折射率较低
相对于玻璃而言，水的分子结构和密度较小，因此其折射率 较低。当光线从空气进入水时，光线的传播方向也会发生改 变，但改变的角度较小。
水的色散率较高
由于水的折射率较低，因此水对不同波长的光的折射角度差 异更大，导致色散现象更加明显。水对蓝色光的折射角度较 大，而对红色光的折射角度较小，因此经过水后蓝色光的分 散程度更高。
2
牛顿通过实验发现，白光通过棱镜后分解为不 同颜色的光，且不同颜色的光具有不同的波长 。
3
这一发现为光学研究开辟了新的领域，对后世 影响深远。
02
光的色散的基本原理
光的色散的物理原理
光的波动性
光是一种波动现象，具有传播方向和振动方向。不同颜色的光具有不同的波长和 频率。

色散衍射色散指复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。

色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。

复色光进入棱镜后，由于它对各种频率的光具有不同折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。

几列波在媒质中传播，它们的频率不同，传播速度亦不同，这种现象叫色散，在物理学中，把凡是与波速、波长有关的现象，叫作色散。

材料的折射率随入射光频率的减小（或波长的增大）而减小的性质，成为“色散”。

右图为几种光学材料的色散曲线。

色散可通过棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。

如一细束阳光可被棱镜分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。

这是由于复色光中的各种色光的折射率不相同。

当它们通过棱镜时，传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜则便各自分散。

光线通过一般光学玻璃，红、绿、蓝三色光合焦点的距离不一致，会在形成的照片影像边缘多出一些不自然的颜色，影像也失去锐利度。

目前的解决方式；采用一块莹石镜片或两块UD镜片，抵消原本玻璃的色散偏差。

波在传播过程中经过障碍物边缘或孔隙时所发生的传播方向弯曲现象。

孔隙越小，波长越大，这种现象就越显著。

大气中的华和宝光等都是衍射现象。

衍射（Diffraction）又称为绕射，波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。

衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象如果采用单色平行光，则衍射后将产生干涉结果。

相干波在空间某处相遇后，因位相不同，相互之间产生干涉作用，引起相互加强或减弱的物理现象。

衍射的结果是产生明暗相间的衍射花纹，代表着衍射方向（角度）和强度。

根据衍射花纹可以反过来推测光源和光栅的情况。

为了衍射图样使光能产生明显的偏向，必须使“光栅间隔”具有与光的波长相同的数量级。

用于可见光谱的光栅每毫米要刻有约500条线。

1912年，劳厄想到，如果晶体中的原子排列是有规则的，那么晶体可以当作是X射线的三维衍射光栅。

X 射线波长的数量级是10^-8cm,这与固体中的原子间距大致相同。

光的色散和物体的颜色光通过三棱镜的色散白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的叫做复色光。

红、橙、黄、绿等色光叫做单色光。

色散：复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。

色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。

复色光进入棱镜后，由于它对各种频率的光具有不同折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。

光的色散light，dispersionof介质折射率随光波频率或真空中的波长而变的现象。

当复色光在介质界面上折射时，介质对不同波长的光有不同的折射率，各色光因折射角不同而彼此分离。

1672年，I.牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带，这是人们首次作的色散实验。

通常用介质的折射率n或色散率dn／dλ与波长λ的关系来描述色散规律。

任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。

图片①正常色散。

对光波透明的介质，其折射率n随波长λ的增加而减小，色散曲线(n-λ关系曲线)如图1所示，称为正常色散。

法国数学家A.L.柯西于1936年首先给出了正常色散的经验公式，称柯西公式：A、B和C是由介质性质决定的常数。

要求不严时可近似写成色散率为上述规律表明，正常色散时n随λ的增加而趋于某一极限，色散率dn／dλ＜0，其绝对值随λ的增加而减小。

②反常色散。

在介质对光有强烈吸收的波段内(吸收带)，折射率随波长的增加而减小，色散率dn／dλ＞0，这与正常色散相反，故称反常色散。

对同一介质，在对光透明的波段内表现为正常色散，而在吸收带内则表现为反常色散。

F.-P.勒鲁于1860年首先在碘蒸气棱镜内观察到反常色散现象，R.W.伍德于1904年利用交叉棱镜法成功地显示出钠蒸气在可见光波段内的反常色散。

图2 阳光发生色散形成的虹1871年，W.塞耳迈耶尔用弹性以太理论导出了新的色散公式，它比柯西公式更普遍，不仅解释了吸收带附近的色散现象，而且在远离吸收带时就简化成柯西公式。

光
光照射到 物体上时
一部分被物体反射 一部分被物体吸收 若物体是透明的，则
一部分被物体透过
演员服饰颜色的变化是不是每种 颜色都需要一种颜色的灯光？
三原色
①光的三原色：红、绿、蓝
②红、绿、蓝三色光按不同的比例混
合能产生任何一种其他颜色的光。
③ 颜料的三原色：品红、黄、青 ④品红、黄、青三种颜料按不同的方式和 比例混合能产生任何一种其他颜色
3、小明的姐姐买了一副蓝色玻璃镜片的时装眼镜，带 上眼镜后看到白色的墙壁是__蓝___色的。
4、在无其他光源的情况下，红色的舞台追光灯照在身 穿白上衣、绿裙子的演员身上，这时观众看到她（ C ） A、全身都是红的； B、上衣为红色，裙子为绿色； C、上衣为红色，裙子为黑色； D、上衣为红色，裙子为紫色。
透明物体的颜色是由它所透过的色光 的颜色决定的
不透明物体的颜色是由被它反射的色 光的颜色决定的
课后作业
1.自制水三棱镜分解阳光 2.试一试 用不同颜料混合、配色 3.制作一个三色陀螺
新人教版物理 八年级上册第四章第五节
光射到下面玻璃后会怎样传播出去呢？
光射到下面玻璃后会怎样传播出去呢？
折射光会向三棱镜底边偏折
光的色散
不同颜色的 光偏折程度 不同哦！
七色光带
红 橙黄绿蓝靛紫
光谱
光的色散
（3）太阳光（白光）可以分解为红、橙、 黄、绿、蓝、靛、紫等色光。这表明太阳 光是由各种色光组成的。
练习
1、太阳光通过三__棱__镜__会发生色散，被分解成 红_、__橙__、_黄__、_绿__、_蓝__、__靛_、__紫_七色光，这一现象说 明太阳光（白光）是由__各__种_色__光___组成的。