光與物質的相互作用光的量子性第一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五§1光的吸收開始涉及光和實物的相互作用。吸收——真吸收和散射。lxoxx+dxdxI0II+dI單色平行光，穿透媒質，I(x)，…，得——吸收系數一.光強

(因吸收而減弱)的規律再經dx，改變dI，(p.228)(1)第二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五(極強光，不再是常數，以上的布格爾定律不成立。)上式稱為布格爾定律或郎伯定律，它是布格爾(P.Bouguer,1698–1758)

在1729年發現的，郎伯(J.H.Lambert,1728–1777)在1760年重新作了表述。第三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五例強度為I0的單色光垂直入射到有色玻璃片上，玻璃片的厚度為l，吸收系數為，折射率n=1.5。1.

試求透射光強和入射光強之比（不計多重反射）。2.

試求由于不計光強的反射損失而引起的相對誤差是多少?假設能量反射率R很小。3.

試問在測量玻璃片的吸收系數的實驗中，怎樣消除由于反射引起的誤差？解：1.

在玻璃片第一界面上反射的光強為進入玻璃片的光強為傳播l距離后的光強為在玻璃片的第二界面上反射的光強為故透射光強為第四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五透射光強與入射光強之比為由菲涅耳公式，正入射時的能量反射率R為2.

不計反射損失時，透射光與入射光的光強之比為考慮反射損失時，透射光與入射光的光強之比為第五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五因此，不計反射損失引起的光強之比的絕對誤差為相對誤差為3.

用同種材料（即和R一定）制成的兩塊厚度不同的玻璃片來做實驗，用同樣的入射光強I0，測定透射光強。設厚度為l的玻璃片的透射光強為I2，厚度為l’的玻璃片的投射光強為I’2

，則第六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五二式相除，得此比值與反射損失R無關，故得出玻璃片的吸收系數為第七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五二.X射線斷層成像

X射線斷層成像，俗稱CT，CT是ComputerizedTomography的簡寫。這項研究成果曾獲1979年諾貝爾生物醫學獎。一般的X光照片，是一個平面相，相片上的每一黑白點（稱作像素），都是一束X射線穿過一個三維物體時，沿路徑被吸收之后的總效果。整個相片是一個三維物體沿某一方向被X射線照射后的二維投影，人們不能從中了解物體某一點的吸收性質。從低維圖象取得物體三維（即物體中每一成像單元）結構的問題稱為三維重構。在X射線技術中，為了解物體三維結構，先進行斷層成像。把物體劃分成許多薄層，取得每一斷層的相片（CT），這些相疊合之后，即構成立體相。取得斷層像的過程是二維重構。第八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五第九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五以上是四個聯立方程，解此方程即可求出未知的吸收系數到，用不同灰度表示值，即得到一個二維像。上述這類問題在物理上稱為逆問題，是從結果反求原因的問題。對一個實際物體，要求成像的單元很小、數目很大（即要求分辨率高），而用X射線照射所得數據又相當多，則這種逆問題就并不是那么好解的，需用許多技術上和計算方法上的高度技巧。第十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五三.復數折射率

吸收可歸并到一個復折射率N中。在介質中沿x方向傳播的的平面電磁波中電場強度可寫作如下復數形式：這里n是實數，電磁波不隨距離衰減。若形式地將其看作復數，并記做N的實部n與普通的折射率相當，其虛部稱為消光系數,則(2)式化為(2)(3)第十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五(4)(5)第十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五(6)(5)與(1)比較，得第十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五Rknrrii第十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五第十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五第十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五四.普遍吸收和選擇吸收吸收與波長的關系。在廣闊的波段上，每種物質都有其選擇吸收波長。五.吸收光譜Fraunhofer譜線(p.233，表格)第十八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五

1938年，英國科學家發明了雷達(RADAR)，使幾百乃至上千公里的飛機、戰車、水面艦艇早早就被發現。RADAR=radiodetectingandranging第十九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五第二十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五第二十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五§2色散同一物質中，光速和波長有關的現象叫色散。一.正常色散和反常色散在所取的頻段中，若折射率n隨波長的增加而單調下降，則稱之為正常色散。無色透明材料(例如玻璃)在可見光范圍是正常色散。(p.235,圖2-2)科希(Cauchy)公式(1836)：第二十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五在吸收帶附近，n隨波長的改變而急劇改變(且因有強烈吸收，不易觀察)，吸收帶兩邊較大的一側n較大，這叫做反常色散。(歷史遺留的稱呼)第二十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五二.一種物質的全部色散曲線一般特征：一系列吸收帶，兩相鄰吸收帶之間，n隨的增加而單調下降。每經過一個吸收帶，n顯著增大。曲線總趨勢是隨增加而抬高。第二十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五三.經典色散理論第二十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五§3光的散射瑞利散射定律米-德拜散射理論第二十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五喇曼(Raman)散射

喇曼在實驗中發現，從某些純凈的有機液體中散射出來的微弱光中，含有入射光中并不存在的波長。1928年3月，喇曼在南印度科學協會的大會上公布了這一發現，1930年或諾貝爾物理獎。

差不多與此同時，前蘇聯物理學家曼杰利斯塔姆等人，在研究光在晶體上發生的散射光光譜時，也獨立地發現了這種散射現象，他們把它稱為聯合散射。意思是說，這是光波和分子內的原子聯合行動所造成的散射。第二十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期五液體，晶體，入射光0

，散射光，除了有0