光的散射和吸收.doc

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光的散射和吸收

光通过某种物体时,光的强度降低,其原因是散射和吸收。 吸收分为一般吸收和选择吸收。光通过物体时,不论何种波长,都被同等程度地吸收,称为一般吸收。如果白光通过一般吸收介质时,白光只会变暗,颜色不会发生变化,绝对的一般吸收介质是不存在的。选择吸收是指介质对某个频段范围内的光吸收的特别多,对于其他波长的光吸收得很少,例如绿玻璃,是因为玻璃对白光中的红光、蓝光等吸收特别多,对于绿光吸收得很少,所以玻璃就显示为绿色。 体色和表面色是有区别的,对于显示体色的物体,光需要透射进入介质一定深度,然后发射反射或散射,脱离介质表面。光透射进入介质一定深度时,其中某些波长的光被选择吸收,介质显示为未被吸收波长的光。表面色是由于被表面反射的原因,介质对不同波长的光反射程度不同,如黄金对黄光反射能力非常强,但对其他颜色的光反射能力很弱,因而黄金显示为金黄色,透过黄金的光为蓝绿色。 可见光的波长范围在770~390纳米之间。波长不同的电磁波,引起人眼的颜色感觉不同。770~622nm,感觉为红色;622~597nm,橙色;597~577nm,黄色;577~492nm,绿色;492~455nm,蓝靛色;455~390nm,紫色。1666 年,英国科学家牛顿第一个揭示了光的色学性质和颜色的秘密。他用实验说明太阳光是各种颜色的混合光,并发现光的颜色决定于光的波长。在光的传播过程中,光线照射到粒子时,如果粒子大于入射光波长很多倍,则发生光的反射;如果粒子小于入射光波长,则发生光的散射,这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周放射的光,称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象。由于溶液粒子大小一般不超过1 nm,胶体粒子介于溶液中溶质粒子和浊液粒子之间,其大小在1~100nm。小于可见光波长(400 nm~700 nm),因此,当可见光透过胶体时会产生明显的散射作用。而对于真溶液,虽然分子或离子更小,但因散射光的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱,因此,真溶液对光的散射作用很微弱。此外,散射光的强度还随分散体系中粒子浓度增大而增强。所以说,胶体能有丁达尔现象,而溶液几乎没有,可以采用丁达尔现象来区分胶体和溶液,注意:当有光线通过悬浊液时有时也会出现光路,但是由于悬浊液中的颗粒对光线的阻碍过大,使得产生的光路很短。可见光的波长约在400~700nm之间,当光线射入分散体系时,一部分自由地通过,一部分被吸收、反射或散射,可能发生以下三种情况(1)当光束通过粗分散体系,由于分散质的粒子大于入射光的波长,主要发生反射或折射现象,使体系呈现混浊。(2)当光线通过胶体溶液,由于分散质粒子的半径一般在1~100nm之间,小于入射光的波长,主要发生散射,可以看见乳白色的光柱,出现丁达尔现象。(3)当光束通过分子溶液,由于溶液十分均匀,散射光因相互干涉而完全抵消,看不见散射光。1869年,英国科学家丁达尔发现了丁达尔现象。 丁达尔现象是胶体中分散质微粒对可见光(波长为400~700nm)散射而形成的。它在实验室里可用于胶体与溶液的鉴别。光射到微粒上可以发生两种情况,一是当微粒直径大于入射光波长很多倍时,发生光的反射;二是微粒直径小于入射光的波长时,发生光的散射,散射出来的光称为乳光。散射光的强度,随着颗粒半径增加而变化。悬(乳)浊液分散质微粒直径太大,对于入射光只有反射而不散射;溶液里溶质微粒太小,对于入射光散射很微弱,观察不到丁达尔现象;只有溶胶才有比较明显的乳光,这时微粒好像一个发光体,无数发光体散射结果,就形成了光的通路。散射光的强度,还随着微粒浓度增大而增加,因此进行实验时,胶体浓度不要太稀在暗室中,让一束平行光线通过肉眼看来完全透明的胶体,从垂直于光束的方向,可以观察到有一浑浊发亮的光柱,其中有微粒闪烁,该现象称为丁达尔效应。在胶体中分散质粒子直径比可见光波长要短,入射光的电磁波使颗粒中的电子做与入射光波同频率的强迫振动,致使颗粒本身象一个新光源一样,向各方向发出与入射光同频率的光波。丁达尔效应就是粒子对光散射(光波偏离原来方向而发散传播)作用的结果,如黑夜中看到的探照灯的光束、晴天时天空中的蓝色,都是粒子对光的散射作用。根据散射光强的规律和溶胶粒子的特点,只有溶胶具有较强的光散射现象,故丁达尔现象常被认为是胶体体系。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,类似于这种自然界现象,也是丁达尔现象。这是因为云、雾、烟尘也是胶体,只是这些胶体的分散剂是空气,分散质是微小的尘埃或液滴它在实验室里可用于胶体与溶液的鉴别。光射到微粒上可以发生两种情况,一是当微粒直径大于入射光波长很多倍时,发生光的反射;二是微粒直径小于入射光的波长时,发生光的散射,散射出来的光称为乳光。 散射光的强度,随着颗粒半径增加而变化。悬(乳)浊液分散质微粒直径太大,对于

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