4.2 Электронная теория дисперсии света

Из макроскопической электромагнитной теории Максвелла следует, что абсолютный показатель преломления среды:

В оптической области спектра для всех веществ , тогда

(4.3)

Из (4.3) следует, что величина равна определенной постоянной, а мы говорили, чтоявляется переменной.

Электромагнитная теория Максвелла не дает ответа. Устраняется это противоречие электронной теорией Лоренца. В теории Лоренца длина света рассматривается как результат взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденное колебание в переменном электромагнитном поле волны.

Диэлектрическая проницаемость вещества:

где - диэлектрическая восприимчивость среды,- электрическая постоянная,- мгновенное значение поляризованности.

(4.4)

где - заряд, масса электронов, собственная частота колебаний электрона.

Из (4.4) следует, что зависит от частотывнешнего поля, т.е. подтверждают явление дисперсии. График представлен на рисунке.

вобластидои с (нормальная дисперсия при). В областидои возрастет отдо(нормальная), приполучилось, это в результате допущения при выводе формулы о том, что отсутствуют силы сопротивления при колебаниях электронов. Если принять, то будет штриховая линия. ОбластьАВ называется аномальной дисперсией ( с ).

4.3 Поглощение (абсорбция света)

Поглощение (абсорбций) света называется явление потери энергии света волной, проходящей через вещество, вследствие преобразования энергии волны в другие формы (внутреннюю энергию вещества и в энергию вторичного излучения других направлений и спектрального состава).

Поглощение света в веществе описывается законом Бугера:

где и- интенсивности плоской монохроматической волны на выходе и входе слоя поглощающего вещества толщиной.- коэффициент поглощения, который зависит от длины волны, химической природы и состояния вещества при, интенсивностьпо сравнению суменьшается враз. Коэффициент поглощения зависит от длины волныи для различных веществ различны.

Например, одноатомные газы и пары металлов (вещества, в которых атомы расположены на значительных расстояниях друг от друга и их можно считать изолированными), они обладают близким к нулю коэффициентом и лишь для очень узких спектральных областей наблюдается резкие максимумы (так называется линейчатые спектры поглощения). Эти линии соответствуют частотным собственным колебаниям электронов в атомах.

Спектральное поглощение молекул, определенными колебаниями атомов в молекулах, характеризующаяся полосами поглощения (полосатые спектры).

Непрерывные или сплошные спектры дают твердые тела, жидкости, потные газы.

4.4 Рассеяние света

Свет вызывает колебание электронов в атомах среды. Вторичные волны распространяется во всех направлениях. В однородной среде – прямолинейность распространения за счет интерференции вторичных волн, так как они когерентны.

Если среда не однородная, то может происходит дифракция света, т.е. происходит рассеяния света.

В мутных средах (средах с явно выраженным оптическими неоднородными). Это аэрозоли (облака, дым, туман), эмульсия, коллонуные растворы и т.д. Это среды в которых известно множество очень мелких частиц инородных веществ. Свет, проходящий через мутную среду, дифрагирует от беспорядочно расположенных микро неоднородностей, давали равномерное распределение интенсивности всем направлениям, не создавая какой-либо дифракционной картины.

Это явление можно наблюдать, когда узкий пучок солнечных лучей, проходит через запыленный воздухом, рассеивающий на пылинках и становится тем самым веществом.

Рассеивание (как правило слабое) наблюдается также и в чистых средах и обеспечивает тем что показатель преломления не постоянен, и меняется от точки к точки.

Смолуховский указал, что может быть флуктуация плотности, возникшим в процессе хаотического теплового движения молекул среды.