9.Дисперсия и коэффициент поглощения.

Дисперсия света. Зависимость показателя преломления света от частоты или длины волны (А, также, скорости света) называют Дисперсией света.

Если узкий пучок белого света направить на одну из граней трехгранной призмы, то преломляясь в призме, пучок дает на экране вытянутое изображение щели с ярким радужным чередованием цветов — спектр. Ньютон условно разделил сплошной спектр на семь участков разных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Выводы, которые сделал И. Ньютон: 1. белый свет имеет сложную структуру и состоит из света разных цветов 2. свет разного цвета характеризуется различными показателями преломления в данной среде.

Наибольший показатель преломления в стекле имеют фиолетовые лучи, наименьший — красные. Разница в показателях преломления обусловлена разницей в скоростях распространения волн. Том, что свет разного цвета имеет разную скорость распространения в данной среде.

Знание сложной структуры белого света дает возможность объяснить происхождение различных красок в природе, цвета разных тел. Цвет непрозрачного тела определяется смесью лучей тех цветов, которые оно отражает. Цвет прозрачного тела определяется составом того света, проходящего сквозь него. Если, например, трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, то зеленый цвет стекла обусловлен тем, что оно пропускает лучи только зеленого цвета, а остальные поглощает.

Физическими величинами, которые характеризуют дисперсию света в разных частях спектра, являются производные  или  . Такие величины определяют скорость изменения показателя преломления с длиной волны или частотой. Между ними существует зависимость =.

Опыты показывают, что зависимость n от v (или λ) присуща всем веществам, а в вакууме дисперсии нет. Скорость света в вакууме для света любой части одинакова. Поэтому дисперсия света в веществе связана с зависимостью фазовой скорости света в ней от частоты .

Дисперсию света в прозрачной среде называют Нормальной, если с ростом частоты показатель преломления для рассматриваемой вещества возрастает (газы, вода, стекло, кварц и другие в видимой области), т. е.  и соответственно > 0 (или <0) При нормальной дисперсии абсолютное значение  увеличивается при переходе от длинных волн к коротким.

Поглощением (или абсорбцией) света называется потеря энергии световой волны, проходящей через вещество, вследствие преобразования энергии волны в различные виды внутренней энергии вещества или в энергию вторичного излучения света другого направления и спектрального состава. Поглощение света может приводить к нагреву, ионизации или возбуждения атомов и молекул вещества, в фотохимических процессов, к деформации и др.. Кроме того, поглощение может сопровождаться рассеянием и индуктивной излучением (лазерным).

Закон изменения интенсивности при поглощении можно записать так  — закон Бугера (1729 год-установил экспериментально, теоретически виви и проанализировал Ламберт — 1760 г.), где к- коэффициент поглощения зависит только от длины волны, химической природы и состояния вещества. Если выбрать толщину слоя , то . Следовательно, коэффициент поглощения равен обратной величине толщины на которой интенсивность света уменьшается в е раз.

Как показали опыты, при поглощении света молекулами газов или молекулами вещества, растворенного в непоглощающих растворителе, коэффициент поглощения пропорционален концентрации раствора С: к = к0С, — закон Бэра; где К0 — устойчивое коэффициент, не зависит от концентрации. Физический смысл этого закона заключается в том, что поглощающая способность молекулы не зависит от других молекул. Это справедливо лишь для растворов малой концентрации и непоглощающих растворителя