一 菲涅耳公式Fresnel formula

向却可以见到光，称为光的散射。
I
?
I e? (? a ?? s )d 0
?
I0e?? d
? a 为吸收系数，? s为散射系数，? 为衰减系数。
2．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。
三棱镜P1→AH（光谱） P1? P2→A'H' （光谱） n ? f (?) ——弯曲光谱的形状。
3．正常色散与反常色散（Normal dispersion and abnormal dispersion）
正常色散曲线的信息
? ?? n ?
? ?? dn ? , D ? d?
? , ? 恒定, n ?? dn ? d?
As1 sin(i1 ? i2 )
Ap2ห้องสมุดไป่ตู้?
2sini2 cosi1
Ap1 sin(i1 ? i2 ) cos(i1 ? i2 )
四、用反射和折射法获得偏振光
n1 ? ? ?i1
?? ??
n2
?
?
布儒斯特角
n1 ib
n2
i2
线偏振光
ib ? i2 ? 90 0
n1 sinib ? n2 sini2 ? n2 cosib
1．一般吸收和选择吸收（normal absorption & selective absorption）
一般吸收 吸收很少，且在某一给定波段内几乎不变。
选择吸收 吸收很多，且随波长而剧烈地变化。 例如石英对可见光吸收甚微，但是对3.5~5.0 ?m 的红外光却强烈吸收。
2．朗伯定律
能量观点
dI ? Idx
正侧方（z）线偏振
斜方向（C）部分偏振
对着x方向（x）自然光
解释
用电偶极子次级辐射可解释
实验现象
分解成
+
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。
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。
5．散射光的强度
设I0为沿入射自然光 x 方向的散射光强度， 则从CO方向观察到散射光强度为
第三章光通过各向同性介质及其界面所发生的现象 §1 光在各向同性介质界面上的反射和折射
一、 菲涅耳公式（Fresnel formula）
As1' ? ? sin(i1 ? i2 ) As1 sin(i1 ? i2 )
Ap1' ? ? tan(i1 ? i2 )
§
Ap1 tan(i1 ? i2 )
As2 ? 2sin i2 cosi1
d?
在同一物质的光谱中，在不同的波长区内， 色散率也是不同的。
物质的折射率越大，光谱展开得越宽，即 D越大。
第六章 光的吸收、散射和色散（ Adsorption Scattering and Dispersion of Light ）
6.4 光的散射（ Dispersion of Light ）
2．正交棱镜法 研究色散，目的是寻找 n ? f (? )的函数形式。 正交棱镜装置
I? ? I0 (1 ? cos2 ? )
散射光强度在Oxz平面内按方向分布曲线图。
6．分子散射
概念
在光学性质完全均匀的物质中，由于物 质分子密度的涨落而引起的散射。
解释 晴朗的天空呈现浅蓝色；清晨日出或傍 晚日落时，看到太阳呈现红色；正午时太阳 光，呈现白色。
米氏散射与城市天空的景象。
米氏散射理论在大气光学中占重要地位， 它是人工降雨的理论基础。
tgi b ?
n2 n1
布儒斯特 定 律
玻璃片堆
要提高反射线偏振光的强度， 可利用玻璃片堆的多次反射。
i0 i0 i' 0
i' 0 i' 0
······i0 ························
玻璃
片堆
. 在拍摄玻璃窗内的物体时， 去掉反射光的干扰
未装偏振片
装偏振片
? 应用： 1.测量不透明介质的折射率？ 2.外腔式激光管加装布儒斯特窗 减少反射损失。
不同物质，n ? f (? ) 不同。
3．正常色散与反常色散（Normal dispersion and abnormal dispersion）
反常色散（MN） 总是与光的吸收有密切关系。
习题1~5；8~10 例6.3
§ 4 光的散射（ Scattering of Light ）
1．规律
光束通过光学性质不均匀的物质时，从侧
·· i0
i0
i0 ······
M1
布儒斯特窗
··
i0 激光输出
M2
假如封闭管子两端的玻璃窗口是垂直于管轴线 的玻璃片，那么自然光每经过一个窗口表面就 有大约4% 的反射损失 (96% 透入)。光在M1 M 2 之间每个单程要 4次穿过窗口表面。这样，光来 回反射时，反射损耗太大就不能形成激光。
§ 2 光的吸收（ Absorption of Light ）
3．Rayleigh Scattering
实验 白光通过浑浊物质时，沿z 方向，散射光呈
青蓝色，沿x方向，散射光呈红色。
瑞利散射定律 Rayleigh law 散射光强度
I?
1
?4
紫光的散射强度大约是红光的10倍。
4． 偏振性
y B'
O
y D
p A' B
AP
x
实验
z
z
D'
自然光入射到散射物质中，观察到：
dI ? ?? aIdx
? ? I dI ? I0 I
d
0 ? ? adx
d
I ? I0e ?? ad ，? a 为吸收系数
稀溶液：? a ? AC ，式中A是一个与浓度无关
的常量，C为溶液的浓度。
§ 3 光的色散（Dispersion of Light ）
1．色散的特点
色散：物质的折射率随波长改变的现象 不同物质有不同的色散率 D ? dn