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光的色散知識點

光的色散 光在物質中的傳播速度v隨波長l而改變的現象,稱為色散。因為物質的折射率n可以表示為,式中c是真空中的光速。由上式可見,色散現象也表現為物質的折射率隨波長的變化,即可以表示為下面的函數形式.(13-80)上式所表示的關系曲線,也就是折射率隨波長的變化曲線,稱為色散曲線。物質的折射率隨波長變化的狀況和程度,常用色散率dn/dl來表征。前面我們討論物質的光吸收表明,物質在某些波段表現出普遍吸收,而在另壹些波段表現出選擇吸收,物質的光色散也有類似的情形。在普遍吸收波段內物質表現出正常色散;在選擇吸收波段附近和選擇吸收波段內物質表現出反常色散。那麽什麽是正常色散,什麽是反常色散呢?圖13-51圖13-51中畫出了幾種物質在可見光區域附近所表現出的正常色散的色散曲線。由圖可以看出,這些色散曲線的折射率和色散率都隨波長的增加而減小,實際上這就是正常色散的基本特征。測量表明,所有無色透明的物質,在可見光範圍都表現出正常色散,並且它們的色散曲線形式上都很相似。正常色散的規律可以用科希公式來描述,(13-81)式中a、b和c都是由物質性質決定的常量,其數值應由實驗確定。如果波長的變化範圍不大,科希公式可以只取前兩項,成為. (13-82)這時色散率可以表示為 ,(13-83)由於a和b都是正值,從以上兩式可以看出,在正常色散的情況下,物質的折射率和色散率的確都隨著波長的增加而減小。

圖13-52在可見光區域表現出正常色散的透明物質,如石英,當把其折射率與波長的關系擴展到紅外波段時,可以發現,在選擇吸收的波段附近,折射率隨波長增加而減小要比由科希公式預言的快得多,如圖13-52中曲線的qr段所示,虛線qs是按照科希公式推斷的結果。在吸收帶內由於光強很小,很難測得折射率的數值,所以圖中用虛線表示。過了吸收帶,又重新表現出正常色散的情形,如圖13-52中tu段所示,不過這時科希公式中的常量a、b和c應有新的數值。在吸收波段附近和吸收波段內物質所表現的上述情形的色散,稱為反常色散。