6.3光的散射教案

河北科技师范学院教案编号2012——2013学年度第2学期院（部）理化学院班级01姓名高磊课程名称光的散射授课章节：光学6.3授课班级大学二年级授课日期课题光的散射时数2教学目的及要求①理解光的散射现象及散射与反射、衍射等的区别；②了解瑞利散射及瑞利散射定律；③学会分析散射光的偏振性及散射光强度的计算；培养观察、分析归纳、总结能力。教学重点和难点重点：①散射光的偏振性分析②散射光强度的计算难点：①散射与反射、衍射等的区别②散射光的偏振性分析教学方法及教具讲授，讨论；投影课堂设计（教学内容、过程、方法、图表等）时间分配1．1.放视频文件──光的散射实验，提示学生带着问题观察视频问题：从侧面观察到什么？引导学生回答这种现象是什么呢？又是怎么发生的呢？今天我们就来研究这一现象2、光的散射定义：当光束通过光学性质不均匀的介质时，从侧向却可以看到光，这种现象叫做光的散射。散射光遵从的规律：散射会使光在原来传播方向上的光强减弱，它遵从：式中是吸收系数，是散射系数，二者之和称为衰减系数，它表征光通过介质时因吸收和散射的共同作用而使光减弱的程度。ddeIeIIsa0)(0as问题：那散射和反射、漫反射和衍射现象的区别是什么呢？3、散射和反射、漫反射和衍射现象的区别散射和直射、反射、衍射的区别：根本原因是因为“次波”发射中心排列不同：散射是无规则的；而在直射、反射、折射是是有规则的，且物体的线度远大于波长。散射与漫反射的区别：漫反射的产生主要由于镜面不理想，这时可认为反射光束是由许多小“镜面”的反射光的叠加，光从这些小“镜面”反射是仍然遵循反射定律，只是这些小的“镜面”式杂乱无章的。所以漫反射和散射是不同的。光通过上述物质后发生散射，垂直入射光的方向（z方向）观察时，散射光澄清蓝色，即比入射光含有较多的短波；迎着入射光的方向（x方向）观察时，可看到通过容器的光比较红。这种限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。如果入射光强度按波长的分布可用函数来表示，则散射光的强度分布为的形式。这种散射光强度与波长的四次方的关系为瑞利定律。瑞利定律说明了散射光中短波占优势，所以白光散射后呈青蓝色，而直接通过散射物质的光，由于缺少了短波的成分，便显得比较红。介绍应用：红光通过薄雾时比蓝光的穿透力强，正是由于红光散射的缘故。因此信号灯常采用红色。由于红外线的穿透力比红色的可见光更强，因而更适用于远距离照相520)(f)(f或卫星遥感技术。4、散射光的偏振性虽然原来从光源发出来的光是自然光，但从z方向观察时，可以看到线偏振光；沿c方向观察时，可以看到部分偏振光；只有对x方向观察时，才能看见自然光。问题：这是为什么呢？证明：A.假设入射光是线偏振光在赤道平面上各点的振幅最大；在两极和处，振幅为零。沿任一方向来看，越接近或者时振幅越大；越靠近或时振幅就越小。如果上述入射光的振动方向平行于ｚ轴，则只需要将上图绕ｘ轴旋转即可。B.假设入射光是自然光5590正侧方向——线偏振，斜方c——部分偏振，正对x——自然光以上为各向同性的介质，如果介质分子本身是各向异性的，情况更为复杂。当偏振光照射到某些气体或者液体的时候，从侧面观察，散射光是偏振的，这种现象为退偏振。以和分别表示散射光沿着x轴和z轴振动的强度，入射光的偏振光沿x轴传播，我们沿z轴观察。此时观察到的偏振光的振动度有下式表示：5、散射光的强度任意选取观察方向CO与入射光束的传播方向x轴之间的夹角为。选取CO与x轴共同确定的平面作为Ozx平面。如果分子振子沿着x轴振动，它们发出的次波在CO方向上的强度为：pIIIIpyxxy1,退偏振度：aII20cos式中为沿入射光方向散射光的强度6、分子的散射在光学性质完全均匀的物质中，由于无知的原子性结构而存在着的不均匀性的线度远小于光波的波长，可以略去不计，顾光的散射作用不应该发生。但实际上除去基本所有的一切的尘埃和一切其他的悬浮微粒，还是可以观察到散射光。这是由于物质分子密度的涨落而引起的。因为密度的涨落取决于分子的无规则运动，所以这种散射称为分子散射。举例子：晴朗的天空呈浅蓝色，是因为大气的散射。大气的散射一部分来自悬浮的尘埃，大部分由密度的涨落引起的分子散射。由于后者的尺度比前者小得多，所以瑞利定律的作用更为明显。由瑞利定律可知，蓝色光比红色光散射更厉害，故散射光中波长较短的蓝色占优势对本节内容进行总结，展示自然中的光的散射现象8090100作业及参考文献光学教程（第三版）姚启均课后例题