Раздел 2. Взаимодействие света с веществом.

1. Дисперсия света. Основы квантовой теории дисперсии.

Дисперсия света – это разложение сложного солнечного света на составляющие.

Т о есть показатель преломления – есть функция частоты.

Если скорость света в среде зависит от частоты, то тогда сама среда – дисперсионная, а явление – дисперсия .

В теории дисперсии существует два подхода:

1. Электронная теория дисперсии

2. Квантовая теория дисперсии

Электронная теория дисперсии – прохождение света в веществе складывается из последовательных актов поглощения, взаимодействия, излучения.

На заряженную частицу e падает электромагнитная волна .

Рассмотрим закон движения заряда . Это уравнение вынужденных колебаний заряда. Его решение

,

Где , при этом амплитуда .

Амплитуда и фаза результирующего излучения зависят от двух факторов – амплитуд и фаз исходных колебаний. где .

.

З амечание: существуют резонансные точки вблизи равенства частот, следовательно, дисперсия может быть:

1. Нормальная,

2. Аномальная, ,

имеет место в точках поглощения и в точках резонанса.

Квантовая теория дисперсии

Положения квантовой теории:

1. Дискретность ( )

2. Вероятностный характер всех явлений.

– вероятность поглощения кванта .

Д ля каждой частоты существует своя вероятность поглощения.

, следовательно, .

Скорость прохождения светом расстояния ,

где число актов поглощения.

Чем больше , тем меньше . .

2. П оляризация света. Поляризаторы. Вращение плоскости поляризации

1. Циркулярная закономерность

2. Линейно поляризованная закономерность

П оляризация возможна только в кристаллах с экстремальными свойствами (аномальных кристаллах).

Исландский шпат:

Вращение плоскостей поляризации – используется для измерений.

- можно измерить. Тогда найдем и . Следовательно, можно найти концентрацию в закрытом сосуде.

Любой линейный поляризованный свет есть сумма двух. Если скорость правого поворота не равна скорости левого поворота, то происходит вращение плоскости поляризации.

3. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Ф отоэффект – это явление выбивания электронов световым потоком.

Рассмотрим опыт Столетова:

Из него можно сделать следующие выводы:

1. Отрицательные заряды покидают пластинку.

2. Наиболее эффективно выбивание, когда частоты большие.

3. Фотопоток пропорционален интенсивности светового потока ( .

это удельный заряд.

1. Ток достигает насыщения .

2. Существует запирающее напряжение, при котором .

Законы фотоэффекта:

1. Ток насыщения пропорционален интенсивности светового потока .

2. Запирающее напряжение не зависит ни от интенсивности, ни от рода вещества, ни от температуры, а зависит только от частоты излучения.

3. Существует граничная частота , при которой .

Энергия фотона .

Закон фотоэффекта Эйнштейна

Закон Эйнштейна объясняет законы фотоэффекта:

1. Чем большей интенсивности поток, тем больше выбивается электронов . Появляется понятие квантовый выход – .

2. . Следовательно, у фотона признаки частицы.

Работа выхода

работа выхода, она зависит в том числе от температуры. Данное соотношение позволяет измерять частоты различных излучений –

С развитием лазерной техники был открыт селективный фотоэффект.

В точке наблюдается резонанс, селективный фотоэффект, частота колебания электронов в атоме близка резонансной частоте ( .

Падает линейно поляризованный свет.

Если параллельно фотоэффекта нет:

Наличие селективного фотоэффекта показывает, что фотоэффект только корпускулярной теорией не объясняется.

Работа лазера

К вант света вызывает досрочное излучение, если испущенный электрон такой же, какой этот квант света. Следовательно, наблюдаем когерентное излучение.

Это явление – индуцированное (вынужденное) излучение.