27. Поглощение света

При поглощении света веществом происходит уменьшение интенсивности оптического излучения. Основным законом, описывающим поглощение света, является закон Бугера-Ламберта ,

который связывает интенсивность J пучка света, прошедшего слой поглощающей среды толщиной d, с интенсивностью падающего пучка J₀.

Коэффициент а_ называют показателем поглощения, который различен для разных длин волн. С современной точки зрения физический смысл его состоит в том, что процесс потери фотонов, характеризующий а_, не зависит от их плотности в световом пучке, т. е. от интенсивности света и от толщины поглощающего слоя d.Согласно квантовой теории процесс поглощения света связан с переходом электронов в поглощаемых атомах, ионах, молекулах, или твердом теле с более низких энергетических уровней на более высокие энергетические уровни.В световых пучках большой интенсивности закон Бугера-Ламберта не выполняется.

28. Рассеяние света

Рассеяние света –это изменение какой-либо характеристики потока оптического излучения при его взаимодействии с веществом.

Этими характеристиками могут быть пространственное распределение интенсивности, частотный спектр, поляризация света.

В случае оптически однородных веществ рассеивание отсутствует, так как вторичные волны взаимно поглощаются вследствие интерференции. Обычно рассеяние света наблюдается в оптически неоднородных средах, показатель преломления которых изменяется от точки к точке.

Такими средами являются аэрозоли (туман, дым), эмульсии, коллоидные растворы, матовые стекла и т. д. Рэлей показал, что интенсивность J света, рассеянного частицей, обратно пропорциональна четвертой степени длины волны т. е.

J^4.

d- толщина; I₀-исходящий подающий свет; - показатель поглощения среди зависящ.от ; - коэффициент экстинции.Если энергия испущенного фотона равна энергии поглощенного фотона, то рассеяние света называют рэлеевским, или упругим.

Люминесценция

Люминесценцией называют избыточное свечение тела над температурным излучением того же тела в данной спектральной области и при данной температуре, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью свечения, значительно превышающей период световых колебаний Т 10^11 с.

При этом выполняется закон Стокса: свет люминесценции характеризуется большей длиной волны, чем свет, вызывающий люминесценции.

29. Комбинационное рассеяние света.

Рассеяние света в газах, жидкостях и кристаллах, сопровождающееся изменением его частоты, называют комбинационным рассеянием света.

Число и расположение возникающих линий определяется молекулярным строением вещества.

П ри комбинационном рассеянии света изменение частоты падающего излучения сопровождается переходом рассеиваемых молекул на другие колебательные или вращательные уровни. Комбинационное рассеяние света, возникающее при переходе молекул из невозбужденного колебательного состояния, с колебательным квантовым числом v = 0, в возбужденное состояние с колебательным квантовым числом v = 1, v = 2 и т. д., называют стоксовым комбинационным рассеянием света

Если же молекула до воздействия света находилась в возбужденном состоянии, например, характеризуемом v = 1, то при комбинационном рассеянии света она может перейти в невозбужденное колебательное состояние с v = 0.

Причем энергия рассеянного светового кванта

h^** >hантистоксово комбинационное рассеяние света Все сказанное относится и к комбинационному рассеянию света

с изменением вращательного состояния молекулы, характеризующегося вращательными квантовыми числами. Соотношения между энергиями падающего и рассеянного фотонов в случае стоксова комбинационного рассеяния света имеет вид h^* = hh_к,

а в случае антистоксова комбинационного рассеяния света h^** = h + h_к,

где h_к представляет собой энергию возбужденного колебательного (или вращательного) состояния молекулы. Таким образом, при прохождении излучения сквозь вещество может наблюдаться рассеяние трех видов: 1. когерентное рассеяние без изменения длины волны; 2. рассеяние с потерей энергии, часть которой идет на возбуждение лучеиспускания рассеивающим веществом; 3. рассеяние с увеличением энергии рассеянных фотонов.