2. Поглощение света.

Явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе, происходящее вследствие преобразования энергии электромагнитного поля волны во внутреннюю энергию вещества или в энергию вторичного излучения (фотолюминесценцию), имеющего другой спектральный состав и направление распространения, называется поглощением света.

Бугер в 1729 году экспериментально, а Ламберт в 1760 году теоретически установили закон поглощения света.

Интенсивность света при прохождении через поглощающую среду уменьшается по экспоненциальному закону:

,

где и- интенсивности света на входе и выходе из слоя толщиной,- показатель поглощения среды, который зависит от химической природы и состояния вещества, и от длины волныпадающего света.не зависит от интенсивности света.

Для разбавленного раствора поглощающего вещества в непоглощающем растворителе выполняется закон Бера:

,

где - концентрация раствора,- коэффициент пропорциональности, не зависящий от концентрации. Отсюда получается закон Бугера-Ламберта-Бера:

.

Зависимость коэффициентов илиот длины волны, характеризующая спектр поглощения света в среде, связана с явлением резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах. Поглощение велико в области собственных колебаний электронов и атомов.

Для изолированных атомов (в парах или газах) характерен линейчатый спектр. Дискретные частоты интенсивного поглощения света совпадают с частотами собственного излучения возбужденных атомов этих газов.

У газов с многоатомными молекулами наблюдаются системы тесно расположенных линий, образующих полосы поглощения. Жидкие и твердые вещества – имеют сплошные спектры поглощения, состоящие из широких полос. Это связано с сильным взаимодействием между частицами среды, приводящим к появлению множества дополнительных резонансных частот.

На рис.4. представлена типичная зависимость коэффициента поглощения от длины волны светаи зависимость показателя преломленияотв области поглощения.

Рис.4.

Из рисунка видно, что внутри полосы поглощения наблюдается аномальная дисперсия (убывает с уменьшением). Однако поглощение вещества должно быть значительным, чтобы повлиять на ход показателя преломления.

Зависимостью коэффициента поглощения от длины волны объясняется окрашенность поглощающих тел. Например, стекло, слабо поглощающие красные и оранжевые лучи и сильно поглощающее зеленые и синие, при освещении белым светом будет казаться красным. Если на такое стекло направить зеленый или синий свет, то из-за сильного поглощения света этих волн стекло будет казаться черным. Это явление используется для изготовления светофильтров, которые в зависимости от химического состава (стекла с присадками различных солей, пленки из пластмасс, содержащие красители, растворы красителей и т.д.) пропускают свет только определенных длин волн, поглощая остальные. Разнообразие пределов селективного (избирательного) поглощения у различных веществ объясняет разнообразие цветов и красок, наблюдающееся в окружающем мире.