Дисперсия света
= f ( )
Отклонение фиолетового света больше других; отклонение красного света меньше других.
12
Понятие «дисперсия света»
Дисперсия света - результат зависимости показателя преломления n в материале от длины волны света, проходящего через данный материал.
Распространение лучей света с различными в разных |
|||||
направлениях в диспергирующем свет материале - |
|||||
|
sin 1 |
|
n2 |
|
|
следствие закона Снелла: |
|
|
|
|
. |
sin |
|
n |
|||
|
|
2 |
1 |
|
|
Стекло
Полимер
Кварц
Уменьшение n при увеличении :
большее искривление луча фиолетового света, чем луча красного света при прохождении через диспергирующий свет материал.
13
Природа радуги
Радуга – типичный результат преломления света.
Дисперсия и отражение солнечного луча
(белый свет) в капле воды в атмосфере.
Солнечный свет
40º - угол между входящим в каплю лучом падающего белого света и наиболее интенсивным выходящим из капли фиолетовым лучом.
42º - угол между входящим в каплю лучом падaющего белого света и наиболее интенсивным выходящим из капли лучом красного света.
Небольшая разница в углах – причина появления цветной радуги.
14
Природа радуги
Белый свет
Белый свет
Направление каплей, располагающейся более низко в атмосфере, фиолетового света в глаза наблюдателя. Наблюдение капли в фиолетовом свете. Прохождение красного света от капли ниже глаз наблюдателя.
Попадание красного света в глаза наблюдателя (отклоняется больше, чем лучи другого света).
Непопадание фиолетового света в глаза и его прохождение над головой наблюдателя.
Наблюдение капли в красном свете.
Попадание света других цветов спектра в глаза наблюдателя от капель, располагающихся между этими двумя крайними положениями.
15
Объяснение дисперсии света
Объяснение преломления света на основе электромагнитной теории и электронной теории строения вещества.
Предположение: электроны – квазиупруго связаны с атомами.
Сила Лоренца, вызывающая колебания электрона при распространении э-м волны в веществе,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
F eE e vB eE e 0 vH |
|
очень мало |
||||||||
|
|
e 0vH |
|
|
|
|
x |
v |
|||
H / E |
|
0v |
0 |
|
v |
|
10 3 |
||||
0 / 0 |
|
0 0 |
|||||||||
0 |
|||||||||||
|
|
eE |
|
|
|
|
|
c |
|
||
16
Объяснение дисперсии света
F eE0 cos t
Связь с координатами конкретного электрона.
Заметная реакция на воздействие оптической волны света только у наиболее удаленных (валентных) или так называемых оптических электронов в атоме.
Предположения:
•наличие в каждом атоме только одного валентного электрона;
•отсутствие взаимодействия между атомами как в случае газов.
Дифференциальное уравнение, описывающее колебания электрона,
mr kr Fвынужд
mr m 02r eE0 cos t ,
0 – угловая частота колебаний электрона.
17
mr m 02r eE0 cos t
Объяснение дисперсии света
Вид решения дифференциального уравнения
r t |
e / m E0 |
cos t |
e / m |
E t |
|
02 2 |
02 2 |
||||
|
|
|
Предположения:
•молекулы неполярны,
•масса ядра >> масса электрона смещения ядер
пренебрежимо малы по сравнению со смещениями электронов.
Электрический дипольный момент молекулы
p t er t |
e2 / m |
|
E t |
|
02 |
2 |
|||
|
|
18
Объяснение дисперсии света
N – число молекул в единице объема.
Np(t)=P(t) – поляризованность вещества.
P(t)= 0E(t), |
– диэлектрическая восприимчивость. |
|
||||||||||||||||||
Диэлектрическая проницаемость 1 1 |
P t |
|
1 |
N |
|
|
p t |
|||||||||||||
0 E t |
0 E t |
|||||||||||||||||||
n c |
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
v |
|
|
|
|
n |
|
|
n2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
n2 |
1 |
|
N |
|
e2 / m |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
0 |
|
02 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
19
n2 |
1 |
|
N |
|
e2 / m |
|
|
|
0 |
|
02 |
2 |
Объяснение дисперсии света |
аномальная |
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
дисперсия |
0 |
n2 1 |
|
0 |
n2 1 |
|
0 |
n2 |
|
0 |
n2 |
|
Обычная |
Зависимость коэффи- |
|
циента преломления |
||
дисперсия |
||
света от его частоты |
||
|
Аномальная дисперсия – резонансный эффект ( 0) –
поглощение волн света в веществе чрезвычайно велико.
20
Поглощение света
21