文档介绍：光的散射
Maxwell 方程组
光波是电磁波,光波在介质中的传播与介质的特性有关,并且服从 Maxwell 电磁场方程。因此,光波在介质中的传播规律。
Maxwell方程组:
得亥姆霍兹波动方程:
光波与介质相互作用
当电导率时, ,则波动方程为
传播速度为,光波在真空中的速为介质的折射率为,在介质中光波的速度为考虑沿X轴传播的平面波,波动方程为
其解为
这说明光波在的的介质中无衰减,这种介质为非耗散介质。波的能流为S =E×H,其传播方向即波矢k 的方向。
当电导率时,
为简单起见,考虑沿X轴方向传播的平面波。
波动方程为
其解为
这说明当电导率时为耗散介质。耗散介质对光波的吸收可以归结为复数折射率。
当光波在介质中传播时,介质的电导率决定了介质的耗散性质。根据介质的耗散性质,可将介质分成耗散介质和非耗散介质二大类。电导率的介质对光波存在吸收现象,称为耗散介质;电导率
的介质对光波不吸收,称为非耗散介质。
一、
光散射现象
光散射是指光线通过不均匀的介质而偏离其原来的传播方向并散开到所有方向的现象。
众所周知,在均匀介质中,光线将沿原有的方向传播而不发生散射现象。当光线从一均匀介质进入另一均匀介质时,根据麦克斯韦电磁场理论,它只能沿着折射光线的方向传播,这是由于均匀介质中偶极子发出的次波具有与人射光相同的频率,并且偶极子发出的次波间有一定的位相关系,它们是相干的,在非折射光的所有方向上相互抵消,所以只发生折射而不发生散射。
如果在均匀介质中掺入一些大小为波长数量级且杂乱分布的颗粒物质,它们的折射率与周围均匀介质的折射率不同,如胶体溶液、悬乳液、乳状物等,原来均匀介质的光学均匀性遭到破坏,次波干涉的均匀性也受到破坏。这种含有不均匀无规则分布的颗粒物质的介质引起了光的散射。这时,散射光的强度分布及偏振规律与散射颗粒的大小、颗粒相对周围介质的折射率有关。