Дисперсия және жарықтың жұтылуы.

Негізгі қағидалары

Жарықтың дисперсиясы (лат. Dispersio – шашырау) деп заттың сыну көрсеткішінің (n) жарықтың толқын ұзындығынан (λ) немесе жиілігінен (ν) тәуелдәләктә айтады немесе оған сәйкесті жарықтың ортадағы фазалық жылдамдығының толқын λ ұзындығынан немесе ν жиілігінен тәуелділігін айтады.

Заттың сыну көрсеткішінің толқын ұзындығына (λ) немесе жиіліктен (ν) тәуелділігі сызықты емес, яғни туынды, емес. Шыны үшін спектрдің көрінетін облысында , яғни сыну көрсеткіші толқын ұзындығының артуымен кемиді. Егер , болса дисперсия нормаль (қалыпты) деп аталады. Егер , болса аноман деп аталады. Мұндай тәуелділік 1-суретте көрсетілгіен (25-сурет). Мұнда сыну көрсеткішінің жарықтың жұтылу спектрінің жолағына яғни жұтылу коэффициентінің толқын λ ұзындығының тәуелділігі де (d=f(λ)) көрсетілген және ол заттың жарықты жұтуын анықтайды:

J=J₀e^-dx – Бургер – Ламберт заңы^*

(1)

Мұнда J₀ және J – сәйкесті түрде жарықтың қалыңдығы Х зат қабатына енген кездегі және одан шыққан кездегі интенсивтілігі.

Жарықтың жұтылу заңын 1729 жылы француз физигі П.Бугер (1698 – 1758) ашты.1760 жылы неміс физигі И.Г.Ламберт (1728-1777) жарықтың жұтылу құбылысын тиянақты зерттеді. 1852 жылы неміс ғалымы А.Бер K ерітіндідегі заттың С концентрациясыныңжарықтың жұтылуына әсерін (d=KC, K- коэффициент) зерттеді. Сонымен қатар заттың жарықты жұтуымен бірге жарықтың әртүрлі бағыттардағы шашырауы да байқалады.

1 – сурет

Суреттен аномаль дисперсияның спектрдың толқын ұзындығы λ₁-ден λ₂-ге дейін облысында, яғни жарықтың жұтылу жолағы шекараларында. Толқын пакетінің U топтың жылдамдығының олардың ν фазалық жылдамдығымен байланыстыратын Рэлей формуласынан қалыпты дисперсия жағдайында тең болатындығы шығады. Егер орта дисперсияға ие болмаса ( онда тасқынның топтық жылдамдығы фазалық жылдамдығына тең болады яғни

Осылайша, n-нің λ-ден (немесе n-нің ν-ден) тәуелділігінің қисығында жарықтың жұтылу жолағы аймағында жарықтың нормаль және аномаль дисперсиясы облыстарын бөлуге болады (1-сурет):

, λ λ₁ және λ λ₂ кезде – нормаль дисперсия

, λ₁ λ λ₁ кезде – аномаль дисперсия

Жарықтың дисперсия құбылысы сыну заңына сай ақ жарық сындырушы иризманың көмегімен жеке құраушыларға (түстерге) жіктелуіне әкеліп соқтырады. Нәтижесінде иризмадан кейін экранда иризмалық немесе диспресиялық спектр пайда болады (2-сурет).

2– сурет

Монохромат емес жарық шоғының диспресия дәрежесі Δn орташа дисперсия деген шамамен сипатталады және ол сәулелер шоғының сынып қандай мөлшерде ажыратылады. Ол анықтама бойынша мына формуламен Δn=n_F-n_c есептеледі, мұндағы n_F және n_c сутегі атомының спектрінің көгілдір (F) және қызыл (c) сызықтарына сәйкесті ортаның сыну көрсеткіштері. Салыстырмалы дисперсия – ге тең, мұндағы n_D натрийдің сары сызығы (λ_D=589 км) үшін ортаның сыну көрсеткіші. Салыстырмалы дсиперсияға кері шама дисперсия оның аз көрсеткіші сәйкес келеді.