41. Поглощение света. Коэффициент пропускания света. Оптическая плотность вещества. Закон Бургера-Ламберта-Бэра. Молекулярный показатель поглощения света.

Поглощение света- уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через материальную среду, за счёт процессов его взаимодействия со средой. Световая энергия при П/св переходит в различные формы внутренней энергии среды; она может быть полностью или частично переизлучена средой на частотах, отличных от частоты поглощённого излучения.

Основной закон, описывающий П. с., — закон Бугера , который связывает интенсивности I света, прошедшего слой среды толщиной l, и исходного светового потока I₀.(I=I₀*l^-k1) Не зависящий от I, I₀ и l коэффициент k_l называется показателем поглощения (ПП); как правило, он различен для разных длин света l. Этот закон установил на опыте в 1729 П. Бугер. В 1760 И. Ламберт вывел его теоретически из очень простых предположений, сводящихся к тому, что при прохождении слоя вещества интенсивность светового потока уменьшается на долю, которая зависит только от ПП и толщины слоя, т. е. dVl= —k_ldl (дифференциальная, равносильная первой, запись закона Бугера). Физический смысл закона состоит в том, что ПП не зависит от I и l (это было проверено С. И. Вавиловым экспериментально с изменением I ~ в 1020 раз).

Ещё Бугер высказал убеждение, что для П. с. важны "не толщины, а массы вещества, содержащиеся в этих толщинах". Позднее немецкий учёный А. Бер (1852) экспериментально подтвердил это, показав, что при П. с. молекулами газа или вещества, растворённого в практически непоглощающем растворителе, ПП пропорционален числу поглощающих молекул на единицу объёма (и, следовательно, на единицу длины пути световой волны), т. е. концентрации с: k_l = c_lс (правило Бера). Так закон П. с. приобрёл вид Бугера-Ламберта-Бера закона; ; где I₀ — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, kλ — коэффициент поглощения.

Сказанное выше относится к средам сравнительно малой оптической толщины. Оптическая толщина среды t - безразмерная величина, характеризующая ослабление оптического излучения в среде за счёт совместного действия поглощения света и рассеяния света (но без учёта эффектов усиления излучения, обусловленного многократным рассеянием). При достаточно большой оптической тольщине среда поглощает всё проникающее в неё излучение как абсолютно чёрное тело.

42. Линейчатый спектр излучения атомов. Его объяснение в теории н.Бора.

Исследования спектров излучения разреженных газов (т. е. спектров излучения отдельных атомов) показали, что каждому газу присущ определенный линейчатый спектр, состоящий из отдельных спектральных линий или групп близко расположенных линий. Самым изученным является спектр наиболее простого атома — атома водорода.

Первая попытка построить качественно новую - квантовую - теорию атома была предпринята в 1913 г. датским физиком Нильсом Бором (1885--1962). Он поставил перед собой цель связать в единое целое эмпирические закономерности линейчатых спектров, ящерную модель атома Резерфорда и квантовый характер излучения и поглощения света. В основу своей теории Бор положил два постулата.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн.

В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные квантованные значения момента импульса, удовлетворяющие условию

mVr = nħ

где m, - масса электрона, v - его скорость по n-й орбите радиуса r, ℏ = h/2π (постоянная Планка).

Второй постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией

hν = En − Em

равной разности энергий соответствующих стационарных состоянии (Еn и Еm - соответственно энергии стационарных состояний атома до и после излучения (поглощения). При Ет<Еп происходит излучение фотона (переход атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, т. с. переход электрона с более удален ной от ядра орбиты на более близлежащую), при Ет>Еn- его поглощение (переход атома в состояние с большей энергией, т. е. переход электрона на более удаленную от ядра орбиту). Набор возможных дискретных частот v = (Еn – Еm)/h квантовых переходов и определяет линейчатый спектр атома.