光的散射与眩光六周PPT课件
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学习目标
1.掌握光的散射和眩光的定义 2.掌握产生光的散射和眩光的原因 3.掌握光的散射和眩光的分类 4.熟悉瑞利散射、米散射、拉曼散射、布里
渊散射的典型例子、现象 5.了解眩光的危害并加以防护
一、光的散射
定义：
一般来说，我 们沿光束的侧面进 行观察就应当看不 见光，但当光速通 过光学性质不均匀 的物质时，从侧面 却可以看见光，这 一现象叫做光的散 射。
注意：
但只有在微粒 尺度比光波的波 长小的情况下， 才能够观察到这 种符合瑞利定律 的散射，若微粒 尺度超过了波长， 那么强度与波长 之间关系就比较 复杂了。
（二）米散射
定义：当入射光通过的光学介质中所含分子微 粒尺度与入射光波长可比拟时(如1μm)，散射 光的规律不再遵循瑞利定律，其强度分布复杂 且不对称，称为米散射。米散射中光的波长、 频率不发生变化。
（一）瑞利散射
定义：当入射光通过的光学介质所含分子微 粒尺度小于光的波长时（小于0.1μm）， 由于构成该介质的密度涨落而被散射的现 象。
瑞利散射定律：散射光和入射光的频率、波 长相同；散射光的强度和散射方向有关， 并和波长的四次方成反比。
瑞利散射最典型的例子为大气散射(彩图1)。
晴朗的天空常呈现浅蓝色，大气散射一部分来自 悬浮的尘埃，大部分则是氧气和氮气的密度涨落 引起的分子散射，由于后者的尺度比前者小得多， 所以瑞利散射作用更明显。如红光波长是蓝紫光 波长的1.8倍，根据瑞利散射定律，在入射的蓝 紫光的光强与红光光强相等的条件下，蓝紫光的 散射大约是红光10倍。因此，浅蓝色和蓝色光比 黄色和红色的光散射得更厉害，故散射光中波长 较短的蓝光占优势，晴朗的天空会呈现浅蓝色。 而雨过天晴时，大气中的尘埃明显降低，天空会 蓝得格外美丽。
光学性质不均匀 的原因
1、均匀物质中散布者折 射率与它不同的其他 物质。
2、物质本身组成部分 （粒子）不规则的聚 集所造成。例如：尘 埃、烟、雾、悬浮液、 乳状液以及毛玻璃。
散射光是部分偏振光
蜜蜂能够感知天空散射的偏振光，利用其 偏振性辨别方向。 根据能量是否损失将散射分为弹性和非弹 性散射两大类 弹性散射：散射光和入射光的频率和波长 保持一致的散射，如：瑞利散射和米散射 非弹性散射:散射光的频率和波长不同于入 射光的散射，如：拉曼散射和布里渊散射。
SUCCESS
THANK YOU
2019/8/10
可编辑
（四）布里渊散射
定义： 在光的散射过程中，如果和原子的热运动 模式偶合而造成了能量的微小变化，使得 入射光的频率发生偏移，这种散射称为布 里渊散射。
作用：经过高解析光谱分析，可以得出频 移的量，由此来研究物质基本性质(弹性、 磁性相变)及多种交叉效应(压电、磁弹、 光弹等)。利用激光产生的受激布里渊散射， 可致细胞破裂，出现水肿。
定义：在光的散射过程中，如果分子的状 态也发生改变，则入射光与分子交换能量 的结果可以导致散射光的频率和波长发生 改变，叫做拉曼散射。拉曼散射的强度极 小，约为瑞利散射的千分之一。
拉曼光谱、频率、强度及偏振等标志着散 射物质的性质，
用途：可用于研究分子结构以及分析化合 物的成分。利用激光产生的受激拉曼散射， 可致生物组织细胞损伤。
丁达尔现象：清晨， 在茂密的树林中， 常常可以看到从枝 叶间透过的一道道 光柱(彩图2a)，类 似这种自然界现象 就是丁达尔现象 (Tyndall)，为米 散射的一种表现。 我们在化学实验室 里也可以看到这种 现象。
胶体的丁 达尔现象
丁达尔现象产生的原因：
是因为在溶胶中，胶体微粒直径大小恰当， 当光束照射胶粒上时，胶粒将光从各个方 面全部反射，胶粒即成一小光源，故可明 显地看到由无数小光源形成的光亮“通 路”。散射光的强度，随着微粒直径增加 而变化。悬(乳)浊液分散质粒子直径太大， 对于入射光只有反射而不散射；溶液里溶 质粒子太小，对于入射光散射很微弱，所 以溶液和浊液无丁达尔现象。
Βιβλιοθήκη Baidu
二、眩光
定义：眩光(glare)是指由于视野中的光源 的亮度分布和亮度范围不适宜，或存在极 端的亮度对比以至引起不舒适感觉或降低 了对目标和细节的分辨能力的视觉现象。 眩光现象是影响视觉质量的最重要因素之 一。
眩光光源可分直 接眩光光源和间 接眩光光源。直 接眩光如太阳、 夜间对方来车车 灯等(如彩图3a 所示)；间接眩 光如具有光泽的 墙面、水面、镜 面等物面上反射 的光等(如彩图 3b所示)。
眼科临床上常利用这种现象来检测眼前房 炎症反应，正常前房在裂隙灯下为暗区； 当前房出现炎症反应时，渗出物中的颗粒 使得入射光束发生散射，出现彩图2b中的 光亮通路，炎症越重，散射越明显。此外， 还设计了激光散射光计(laser flare meter)来试图定量前房反应的程度。
（三）拉曼散射
2.失能性眩光 又称幕罩样眩光，
是指不一定引起不舒适 的感觉，但导致视力或 视功能下降的眩光。如 由光照在脏的车挡风玻 璃上而产生的视力丢失 (彩图4)。这种视功能的 下降是由于眩光光源经 过眼外不均匀介质或角 膜、晶状体等眼内组织 时产生散射，在眼内形 成光幕，其叠加于视网 膜物像上，造成光幕性 视网膜照明
（一）眩光的分类
眩光主要分为三种形式，即不适性眩光、失能性 眩光和目盲眩光。
1．不适性眩光 由于视野中不同区域光的亮度相差太大或过亮
的照明所致，会导致视觉不适，引起心理上不舒 适的感觉。如头痛、眼部疲劳、烧灼感、流泪等， 但不一定影响视力和视功能。比如在强阳光下或 在很亮的光源直射的视野中看书，或在正午从室 内走到室外等情况，均会产生不适感觉，这种不 适感觉可以通过视觉逃避而避免视力丢失，如驾 车时面对明亮的汽车前灯要转过脸去。
典型的例子，白云对可见光的散射，白云是由 大气中的水滴组成的，由于这些水滴的半径与 可见光的波长相比已不算很小，瑞利散射不再 适用。这样，水滴产生的散射与波长的关系不 大，这就是云雾呈现白色的缘由。低层大气中 含有较多的尘粒，这里的散射以米散射为主， 阳光被散射后基本上仍为白光，因此，地平线 附近的天际为灰白色或青灰色。
1.掌握光的散射和眩光的定义 2.掌握产生光的散射和眩光的原因 3.掌握光的散射和眩光的分类 4.熟悉瑞利散射、米散射、拉曼散射、布里
渊散射的典型例子、现象 5.了解眩光的危害并加以防护
一、光的散射
定义：
一般来说，我 们沿光束的侧面进 行观察就应当看不 见光，但当光速通 过光学性质不均匀 的物质时，从侧面 却可以看见光，这 一现象叫做光的散 射。
注意：
但只有在微粒 尺度比光波的波 长小的情况下， 才能够观察到这 种符合瑞利定律 的散射，若微粒 尺度超过了波长， 那么强度与波长 之间关系就比较 复杂了。
（二）米散射
定义：当入射光通过的光学介质中所含分子微 粒尺度与入射光波长可比拟时(如1μm)，散射 光的规律不再遵循瑞利定律，其强度分布复杂 且不对称，称为米散射。米散射中光的波长、 频率不发生变化。
（一）瑞利散射
定义：当入射光通过的光学介质所含分子微 粒尺度小于光的波长时（小于0.1μm）， 由于构成该介质的密度涨落而被散射的现 象。
瑞利散射定律：散射光和入射光的频率、波 长相同；散射光的强度和散射方向有关， 并和波长的四次方成反比。
瑞利散射最典型的例子为大气散射(彩图1)。
晴朗的天空常呈现浅蓝色，大气散射一部分来自 悬浮的尘埃，大部分则是氧气和氮气的密度涨落 引起的分子散射，由于后者的尺度比前者小得多， 所以瑞利散射作用更明显。如红光波长是蓝紫光 波长的1.8倍，根据瑞利散射定律，在入射的蓝 紫光的光强与红光光强相等的条件下，蓝紫光的 散射大约是红光10倍。因此，浅蓝色和蓝色光比 黄色和红色的光散射得更厉害，故散射光中波长 较短的蓝光占优势，晴朗的天空会呈现浅蓝色。 而雨过天晴时，大气中的尘埃明显降低，天空会 蓝得格外美丽。
光学性质不均匀 的原因
1、均匀物质中散布者折 射率与它不同的其他 物质。
2、物质本身组成部分 （粒子）不规则的聚 集所造成。例如：尘 埃、烟、雾、悬浮液、 乳状液以及毛玻璃。
散射光是部分偏振光
蜜蜂能够感知天空散射的偏振光，利用其 偏振性辨别方向。 根据能量是否损失将散射分为弹性和非弹 性散射两大类 弹性散射：散射光和入射光的频率和波长 保持一致的散射，如：瑞利散射和米散射 非弹性散射:散射光的频率和波长不同于入 射光的散射，如：拉曼散射和布里渊散射。
SUCCESS
THANK YOU
2019/8/10
可编辑
（四）布里渊散射
定义： 在光的散射过程中，如果和原子的热运动 模式偶合而造成了能量的微小变化，使得 入射光的频率发生偏移，这种散射称为布 里渊散射。
作用：经过高解析光谱分析，可以得出频 移的量，由此来研究物质基本性质(弹性、 磁性相变)及多种交叉效应(压电、磁弹、 光弹等)。利用激光产生的受激布里渊散射， 可致细胞破裂，出现水肿。
定义：在光的散射过程中，如果分子的状 态也发生改变，则入射光与分子交换能量 的结果可以导致散射光的频率和波长发生 改变，叫做拉曼散射。拉曼散射的强度极 小，约为瑞利散射的千分之一。
拉曼光谱、频率、强度及偏振等标志着散 射物质的性质，
用途：可用于研究分子结构以及分析化合 物的成分。利用激光产生的受激拉曼散射， 可致生物组织细胞损伤。
丁达尔现象：清晨， 在茂密的树林中， 常常可以看到从枝 叶间透过的一道道 光柱(彩图2a)，类 似这种自然界现象 就是丁达尔现象 (Tyndall)，为米 散射的一种表现。 我们在化学实验室 里也可以看到这种 现象。
胶体的丁 达尔现象
丁达尔现象产生的原因：
是因为在溶胶中，胶体微粒直径大小恰当， 当光束照射胶粒上时，胶粒将光从各个方 面全部反射，胶粒即成一小光源，故可明 显地看到由无数小光源形成的光亮“通 路”。散射光的强度，随着微粒直径增加 而变化。悬(乳)浊液分散质粒子直径太大， 对于入射光只有反射而不散射；溶液里溶 质粒子太小，对于入射光散射很微弱，所 以溶液和浊液无丁达尔现象。
Βιβλιοθήκη Baidu
二、眩光
定义：眩光(glare)是指由于视野中的光源 的亮度分布和亮度范围不适宜，或存在极 端的亮度对比以至引起不舒适感觉或降低 了对目标和细节的分辨能力的视觉现象。 眩光现象是影响视觉质量的最重要因素之 一。
眩光光源可分直 接眩光光源和间 接眩光光源。直 接眩光如太阳、 夜间对方来车车 灯等(如彩图3a 所示)；间接眩 光如具有光泽的 墙面、水面、镜 面等物面上反射 的光等(如彩图 3b所示)。
眼科临床上常利用这种现象来检测眼前房 炎症反应，正常前房在裂隙灯下为暗区； 当前房出现炎症反应时，渗出物中的颗粒 使得入射光束发生散射，出现彩图2b中的 光亮通路，炎症越重，散射越明显。此外， 还设计了激光散射光计(laser flare meter)来试图定量前房反应的程度。
（三）拉曼散射
2.失能性眩光 又称幕罩样眩光，
是指不一定引起不舒适 的感觉，但导致视力或 视功能下降的眩光。如 由光照在脏的车挡风玻 璃上而产生的视力丢失 (彩图4)。这种视功能的 下降是由于眩光光源经 过眼外不均匀介质或角 膜、晶状体等眼内组织 时产生散射，在眼内形 成光幕，其叠加于视网 膜物像上，造成光幕性 视网膜照明
（一）眩光的分类
眩光主要分为三种形式，即不适性眩光、失能性 眩光和目盲眩光。
1．不适性眩光 由于视野中不同区域光的亮度相差太大或过亮
的照明所致，会导致视觉不适，引起心理上不舒 适的感觉。如头痛、眼部疲劳、烧灼感、流泪等， 但不一定影响视力和视功能。比如在强阳光下或 在很亮的光源直射的视野中看书，或在正午从室 内走到室外等情况，均会产生不适感觉，这种不 适感觉可以通过视觉逃避而避免视力丢失，如驾 车时面对明亮的汽车前灯要转过脸去。
典型的例子，白云对可见光的散射，白云是由 大气中的水滴组成的，由于这些水滴的半径与 可见光的波长相比已不算很小，瑞利散射不再 适用。这样，水滴产生的散射与波长的关系不 大，这就是云雾呈现白色的缘由。低层大气中 含有较多的尘粒，这里的散射以米散射为主， 阳光被散射后基本上仍为白光，因此，地平线 附近的天际为灰白色或青灰色。