光的色散PPT
光的色散（dispersion of light）指的是复色光分解为单色光的现象。复色光通过棱镜分解成单色光的现象；光纤中由光源光谱成分中不同波长的不同群...
光的色散（dispersion of light）指的是复色光分解为单色光的现象。复色光通过棱镜分解成单色光的现象；光纤中由光源光谱成分中不同波长的不同群速度所引起的光脉冲展宽的现象。色散也是对光纤的一个传播参数与频率关系的描述。牛顿在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散，把白光分解为彩色光带（光谱）。色散现象说明光在介质中的速度v=c/n（或折射率n）随光的频率f而变。光的色散可以用三棱镜，衍射光栅，干涉仪等来实现。光的色散原理复色光经过棱镜分散为单色光的过程，叫光的色散。光的色散需要有能折射光的介质介质折射率随光波频率或波长而变化的现象。当复色光在介质界面上折射时，介质对不同波长的光有不同的折射率，各色光因所受的折射率不同而彼此分离。1672年，牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光谱，这是人类首次作的色散实验。通常用介质的折射率n或色散率dn/dλ与波长λ的关系来描述色散规律。任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。复色光进入棱镜后，由于它对各种频率的光具有不同折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。光的色散需要有能折射光的介质介质折射率随光波频率或波长而变化的现象。当复色光在介质界面上折射时，介质对不同波长的光有不同的折射率，各色光因所受的折射率不同而彼此分离。1672年，牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光谱，这是人类首次作的色散实验。通常用介质的折射率n或色散率dn/dλ与波长λ的关系来描述色散规律。任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。光的色散本质是光波在介质中传播时，介质对光波的频率或波长有一定选择性吸收红光的折射率比紫光的小，所以红光的偏折没有紫光厉害。在白屏上形成从上到下为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。紫光在最上面，红光在最下面。光的色散类型正常色散折射率随光波频率的增大而增大的色散。正常色散的光学介质称为正常色散介质。正常色散是狭义的色散，是光学中最常见的情况。正常色散的光学介质遵守柯西色散公式或塞尔迈耶公式。对正常色散介质，高频光（短波光）比低频光（长波光）的折射率大。因此，光波通过正常色散介质时，频率（或波长）愈高，偏折程度愈大，或者说频率（或波长）愈高，介质对它的折射率愈大。反常色散折射率随光波频率的增大而减小的色散。又称逆色散。具有反常色散的介质称为反常色散介质。在反常色散介质中，光的群速度v随频率v的增大而增大，或随波长λ的减小而减小。反常色散介质大都不透明，只在很窄的频率范围（如某些气体的吸收带内）或波长范围（如红外或紫外光谱区的某些波段内）出现。具有反常色散的介质，如碘蒸气在1.33μm波长附近，对频率稍高的光，折射率反而小。偏振色散复色光在单折射晶体（如石英）和双折射晶体（如方解石）中传播时，由于晶体对不同偏振方向的光有不同的折射率，因而表现出对不同偏振光的色散，称为偏振色散。光通过晶体后分解成振动方向相互垂直、折射率不同的两种偏振光，这种现象叫做双折射。双折射是偏振色散的基础。在双折射晶体中，o光和e光有不同的折射率no和ne，因而经晶体后两者有不同的偏折。利用这种性质可制成偏振器件，如偏振器、偏振棱镜、偏振片等。许多晶体，在光波通过时，对光波中电场矢量振动方向垂直于光波传播方向的光（称为o光）和电场矢量振动方向在光波传播方向所包含平面内的光（称为e光）有不同的折射率。衍射色散光通过光栅或干涉仪等发生衍射时的色散。因光的衍射效应而造成的光谱线的展宽。单色光通过光栅或干涉仪时，由于衍射作用，除有按相应角度出射的主极大外，还有各级次极大。这些次极大的存在使光谱线变宽而引起色散。衍射色散的特点是光谱线的波长愈长，则色散愈严重。由于光的衍射色散，同一光谱线在不同波长位置上的色散量（以角度或波长表示）并不相同，即不同波长的谱线有不同的色散量，而且随波长而异。多普勒色散运动着的原子所发射或吸收的光，因多普勒效应而产生的色散现象。原子在向着观测者运动时，其发射光的频率增大，波长减小，呈现蓝移；反之，原子在背离观测者运动时，其发射光的频率减小，波长增大，呈现红移。原子的运动速度愈大，所产生的多普勒频移也愈大，因而通过多普勒效应可研究原子运动的速度，这种以多普勒频移为基础的分光方法称多普勒色散。光的色散应用光的色散用于太阳光谱分析复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，按波长（或频率）大小而依次排列的图案，叫光谱。太阳光谱中有可见光、红外线、紫外线。其中的可见光区可细分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。利用色散现象和色散元件可以获得单色光，也可将白光分解成光谱线。将用三棱镜分开的单色光按波长大小依次排列，可得到可见光的波长由小到大依次为紫、蓝、靛、绿、黄、橙、红。光的色散用于检测物质成分光谱分析是用区域纯净元素或化合物的光谱同试样的光谱相比较，来鉴定元素或化合物的存在。这种方法的优点是灵敏、迅速。历史上曾通过光谱分析发现了许多新元素，如铯和铷。根据分析原理光谱分析可分为发射光谱分析与吸收光谱分析两种。发射光谱分析是根据试样发光中所含的波长信息来确定试样中所含的元素，这种方法可同时测定多种元素。吸收光谱分析是根据蒸气对光的吸收程度来确定试样中被测元素的含量，这种方法可测定试样中含量较少的元素，而且较为准确。光的色散用于制造各种光学仪器在摄影镜头前装一块偏振片，利用光的偏振原理消去反射光，可以提高照片的清晰度。许多光学仪器中都装有各种滤光片，如红外线摄影时，用滤去可见光的红外滤光片；紫外线摄影时，用滤去可见光的紫外滤光片。太阳镜的镜片是偏振片，可以滤去太阳光的反射光，使射入眼内的光线减弱，从而保护眼睛。光的色散用于医疗医院常用紫外线灯来灭菌。紫外线能破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，从而造成生长性细胞死亡和（或）再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。紫外线消毒具有无色无味、无化学物质遗留的优点，在医疗保健环境、食品加工、学校、托儿所、电影院、办公室、家庭等环境中有着广泛应用。光的色散用于军事一些军事目标的位置和活动规律，可以通过观察和分析其夜间的红外辐射来确定。由于不同物体红外辐射特性的不同，加上夜间低温，目标与环境之间通常存在较大的温差，因此利用红外探测器可以发现隐蔽在伪装背后的军事目标，甚至可以通过红外图像识别伪装目标和识别伪装后的真实目标。此外，红外夜视仪能在黑暗的条件下观测目标，因此在军事上得到了广泛应用。总的来说，光的色散作为一种物理现象，不仅具有理论价值，而且在实际应用中也发挥了重要作用。通过对光的色散的研究和应用，人们可以更深入地理解光的本质和特性，同时开发出各种具有实用价值的技术和产品。
