Билет №6 Дисперсия света. Цвета тел. Виды спектров. Спектральный анализ.

Возьмем трехгранную стеклянную призму и поместим ее между источником света, имеющим вид щели, и экраном. Если через щель сначала направить на призму красный свет, а затем синий, то будет видно, что синий свет, проходя через призму, отклоняется от первоначального направления сильнее, чем красный. Это означает, что абсолютный показатель преломления стекла для красных лучей меньше, чем для синих лучей.

Зависимость скорости распространения волн в среде от их длины-(частоты) называют дисперсией света. На практике дисперсию вещества выражают в виде зависимости показателя преломления от частоты или длины волны для этого вещества. Оказывается, что в подавляющем большинстве случаев с увеличением длины волны показатель преломления уменьшается. Дисперсию такого рода называют нормальной.

Цвета, соответствующие монохроматическому излучению, иногда называют спектральными. Смешение двух монохроматических лучей обычно дает окрашенный свет. Например, смесь красного и зеленого света дает желтый свет, а зеленого и фиолетового — синий. Это означает, что каждому монохроматическому лучу соответствует определенный цвет, но не обязательно каждому цвету соответствует монохроматический луч (смотри рисунок).

Цвета тел. Цвет прозрачного тела определяется составом того света, который проходит сквозь это тело. Цвет непрозрачного тела в отраженном свете определяется смесью лучей тех цветов, которые оно отражает.

Спектры, полученные от самосветящихся тел, называются спектрами испускания. Непосредственные наблюдения и фотографии спектров показывают, что спектры испускания бывают трех типов: сплошные, линейчатые и полосатые. Также существуют спектры поглощения газов, спектры солнца и звёзд.

Каждый химический элемент имеет свой характерный спектр излучения, поэтому по линейчатому спектру паров какого-либо вещества можно установить, какие химические элементы входят в его состав. Такой метод определения химического состава вещества называется качественным спектральным анализом.

Спектральный анализ широко используется в науке и технике. Это один из самых быстрых и простых способов определения состава различных химических соединений. Спектральный анализ позволяет определить состав паров и газов, находящихся на произвольно большом расстоянии, лишь бы лучи от них попадали в спектральный прибор. Поэтому этот метод широко используют в астрономии для определения химического состава Солнца и звезд, их температуры, движения в пространстве и т. д.

Билет №7

Шкала электромагнитных волн.

Длина	Название	Частота
более 100 км	Нbзкочастотные электрические колебания	0-3 кГц
100 км - 1 мм	Радиоволны	3 кГц - 3 ТГц
100-10 км	мириаметровые (очень низкие частоты)	3 - 3-кГц
10 - 1 км	километровые (низкие частоты)	30 - 300 кГц
1 км - 100 м	гектометровые (средние частоты)	300 кГц - 3 МГц
100 - 10 м	декаметровые (высокие частоты)	3 - 30 МГц
10 - 1 м	метровые (очень высокие частоты)	30 - 300МГц
1 м - 10 см	дециметровые (ультравысокие)	300 МГц - 3 ГГц
10 - 1 см	сантиметровые (сверхвысокие)	3 - 30 ГГц
1 см - 1 мм	миллиметровые (крайне высокие)	30 - 300 ГГц
1 - 0.1 мм	децимиллиметровые (гипервысокие)	300 ГГц - 3 ТГц
2 мм - 760 нм	Инфракрасное излучение	150 ГГц - 400 ТГц
760 - 380 нм	Видимое излучение (оптический спектр)	400 - 800 ТГц
380 - 3 нм	Ультрафиолетовое излучение	800 ТГц - 100 ПГц
10 нм - 1пм	Рентгеновское излучение	30 ПГц - 300 ЭГц
<=10 пм	Гамма-излучение	>=30 ЭГц

Электромагнитные излучения с различными длинами волн имеют довольно много различий, но все они, от радиоволн и да гамма-излучения, одной физической природы. Все виды электромагнитного излучения в большей или меньшей степени проявляют свойства интерференции, дифракции и поляризации, характерные для волн. Вместе с тем все виды электромагнитного излучения в большей или меньшей мере обнаруживают квантовые свойства.

Общим для всех электромагнитных излучений являются механизмы их возникновения: электромагнитные волны с любой длиной волны могут возникать при ускоренном движении электрических зарядов или при переходах молекул, атомов или атомных ядер из одного квантового состояния в другое. Гармонические колебания электрических зарядов сопровождаются электромагнитным излучением, имеющим частоту, равную частоте колебаний

зарядов.

Более ста лет, фактически с начала XIX в., продолжалось открытие все новых и новых волн. Единство волн было доказано теорией Максвелла. До него многие волны рассматривались как явления разной природы. Рассмотрим шкалу электромагнитных волн, которая разделена на диапазоны по частоте, но и по способу излучения:

низкочастотные - генерируются электрическими генераторами;

радиоволны - генерируются вибраторами Герца, антеннами; инфракрасные лучи - генерируются нагретыми телами;

световые волны - генерируются телами, нагретыми до сравнительно высокой температуры, в частности, это лампы накаливания;

ультрафиолетовые лучи - генерируются телами, нагретыми до высокой температуры - до 3000 °С и выше; это, прежде всего, Солнце; на Земле - дуговой разряд;

рентгеновское излучение - генерируется при торможении заряженных частиц в электрических полях;

гамма-излучение- генерируется при распаде атомов.

Строгих границ между отдельными диапазонами электромагнитных волн нет. На границах диапазонов вид волны устанавливают по способу её излучения, т. е. электромагнитная волна с одной и той же частоты может быть в том или другом случае отнесена к разному виду волн. Например, излучение с длиной волны в 100 мкм может быть отнесено к радиоволнам или к инфракрасным волнам. Исключение - видимый свет.

КВАНТОВАЯ ОПТИКА