光的吸收、色散和散射
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光通过物质,其传播情况发生变化,有两个方面:一、光强随光深入物质而减弱:光能或被物质吸收,或向各个方向散射所造成。
二、物质中光的传速度小于真空中的,且随频率变化,光的色散。
这都是光与物质相互作用引起的,实质上是光和原子中的电子相互作用引起的。
§1 电偶极辐射对反射、折射现象的解释一、电偶极子模型(理想模型)用一组简谐振子来代替实际物质的分子,每一振子可认为是一个电偶极子,由两个电量相等,符号相反的带电粒子组成,电偶极子之间有准弹性力作用,能作简谐振动。
两种振子:原子内部电荷的运动(电子振子):核假定不参加运动,准弹力的中心 分子或原子电荷的振动和整个分子的转动(分子振子): 质量较大的一个粒子可认为不参加运动 经典解释模型:P电偶极子,向外辐射电磁波t A Z eZ P cos :Z 离开原点的距离电动力学证明,电偶极子辐射电磁波矢 )(cos sin 4220c R t R e eA EcEH 0R :观察点与偶极子的距离201E cEH H E S 22242202sin 321CR A e E c I S o由上面式子,光在半径为R 的球面上各点的位相相等(球面波)落后原点CR 。
但振幅则随 角度,即波的强度I (能流密度)在同一波面上。
分布不均匀,见图I ,2最大(赤道面上)在两极即偶极子轴线方向上0 ,0 I Q 。
二、电偶极辐射对反射和折射现象的初步解释原子、分子:cm 810 光波长:cm 510在固或液物中,可认为在一个光波长范围,分子的排列非常有规律,非常密集,或可以认为是连续的。
总说明:光通过物质,各分子将依次按入射光到达该分子时的位相作受迫振动,在一分了的不同部分,入射光的位相差忽略不计。
各分子受迫振动,依次发出电磁波,所有这些次波保持一定位相关系(同惠一原理中次波)说明1:各向同性均匀物质中的直线传播所有分子振子在各方向有相同的图有频率,分子受迫振动发出次级电磁波将与入射光波迭加,从而改变合成波位相,改变了它的传播速度(位相速度)说明2:反射与折射电射与折射是由于两种介质界面上分子性质的不连续性所引起,用同样模型可解释。