Fizika2_kaz_isk
.pdfМұндағы I, I0 – анализатордан ж/е поляризатордан өткен жарық интенсивтілігі, - анализатор мен поляризатор оптикалық осьтері арасындағы бұрыш.
Брюстер заңы: tgiБ n21 шарты орындалған жағдайда шағылған жарық толығымен сызықты поляризацияланады. n21 – шағылдырушы ортаның салыстырмалы сыну көрсеткіші.
Жарықтың анизотропиялық ортада таралуы.
Жарықтың қосарланып сынуы. Бір осьті ж/е екі осьті кристалдар. Кәдімгі ж/е ерекше сәуле. Поляризациялық құралдар: Николь, Глан-Фуко призмалары. Қосарланып сындырушы призмалар. Поляроидтар.
Оптикалық анизотропты кристалдарда қосарланып сыну құбылысы бақыланады. Кристалл бетіне түскен жарық кристалдан өткеннен кейін екі сынған сәулеге бөлінеді.
Кристалда қосарланып сыну болмайтын бағыт кристалдың оптикалық осі деп аталады. Кристалдар симметриясына байланысты бір осьті немесе екі осьті болып бөлінеді.
Бір осьті кристалдың бас жазықтығы немесе бас қимасы деп қандай да бір сәуле өтетін ж/е сәуле түскен нүктеден оптикалық ось өтетін жазықтықты айтады.
Бір осьті кристалдарда қосарланып сыну кезінде сәуленің біреуі түсу жазықтығында жатып, сыну заңына бағынады. Бұл сәулен кәдімгі сәуле деп атайды да, о әрпімен белгілейді.
Екінші сәуле сыну заңына бағынбайды, оны ерекше сәуле деп атап, е әрпімен белгілейді.
Табиғи жарықты поляризацияланған жарыққа айналдыру үшін поляризациялық құралдар қолданылады. Олар: Николь, Глан-Фуко призмалары.
Поляризацияланған сәулелердің интерференциясы.
Эллипсті поляризацияланған жарық алу. Сәулелер арасындағы фазалар айырымының түрліше болу жағдайлары. Поляризацияланған жарық интерференциясы.
Сызықты поляризацияланған жарық қалыңдығы d бір осьті кристалл пластинкаға перпендикуляр бағытта түссін. Кристалдан шыққан кәдімгі ж/е ерекше сәуле өзара перпендикуляр бағытта поляризацияланған. Сәулелердің фазалар айырымы мынаған тең:
|
2 |
no |
ne d |
(16,1) |
|
||||
|
|
|
|
|
Егер пластинканың қалыңдығы /4 болса, онда = /2 болады.
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
51
Пластинкадан шыққан жарық толқыны электр векторының ұшы эллипс сызады, яғни жарық тербелісінің траекториясы эллипс болады. Бұл жағдайда
эллипстік поляризацияланған жарық аламыз.
Егер = /4 болса, онда шыққан жарық тербелісінің траекториясы шеңбер болады. Дөңгелектік поляризацияланған жарық тербелісі пайда болады.
Өзара перпендикуляр жазықтықта поляризацияланған жарық сәулелері интерференцияланбайды. Оларды интерференцияландыру үшін олардың тербелістерін бір жазықтыққа келтіру керек. Ол үшін поляризатор мен анализатор аралығына пластинка қойылуы керек.
Жарықтың затпен әсерлесуі.
Ортаның электрлік ж/е оптикалық қасиеттері. Екі диэлектриктің шекарасында электромагниттік толқынның шағылуы мен сынуы. Френель формулалары ж/е одан шығатын салдар. Ортаның шағылу коэффициенті. Поляризациялану дәрежесі.
Максвелл теңдеулері физикалық қасиеттері біртекті болатын кеңістіктің облыстар үшін қорытып шығарылған. Бірақ оптикада ж/е шамалары бір немесе бірнеше беттерде өзгеріске ұшырайтын жағдайлар жиі кездеседі. Сол себепті шекаралық шарттар енгізу қажет. Беттік токтар мен еркін беттік зарядтар болмаған жағдайда Максвелл теңдеулері шекаралық шартты қанағаттандыру керек. Яғни, Е ж/е Н векторларының тангенциаль құраушылары тең болуы тиіс. Нормаль құраушыларының қатынасы ж/е шамаларына кері пропорционал болады, яғни 1Е1п = 2Е2п , 1Н1п = 2Н2п. Оптикада 1 = 2 = 1 болғандықтан, Н векторының нормаль құраушылары өзара тең болады.
x
z’
r
N
z
Æàçûº òîëºûí åðêií z’ ба¹ытында v жылдамды¹ымен таралсын. z’ ба¹ытына координата жазыºты¹ына нормаль N ба¹ыты с¸йкес келсiн. Сонда толºынны» те»деуi былай жазылады:
E = E00 cos [ (t – rN/v)] (1)
немесе комплекстi те»деу т¾рiнде
E = E00 exp [i (t – rN/v)] (2)
y
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
52
Егер бағыттаушы нормальдың косинустарын енгізсек онда (2) теңдеуді былау жазуға болады.
E = E00 exp [і (t - |
xcos ycos zcos |
)] (3) |
|
||
|
v |
|
Жазық электромагниттік толқынның екі біртекті изотропты ортаның жазық шекарасына түсуін қарастыралық. Екі ортаны да шексіз деп жорамалдайық. Олай болмаған жағдайда ортаның сыртқы шекарасындағы шағылуды қарастыруға тура келеді.
Оптикалық қасиеттері түрліше екі ортаның шекарасына түскен жазық толқын, екі толқынға, шағылған және екінші ортаға өткен толқынға жіктеледі. Сонымен бірінші ортадағы электромагниттік өріс түскен ж/е шағылған толқын өрісінен, ал екінші ортада сынған толқын өрісінен түзіледі.
xy жазықтығын екі ортаның шекарасы деп (z=0), ал түскен толқынның нормалы N zx жазықтығында (cos =0) жатыр деп есептейміз. Шағылған ж/е сынған толқын да жазық деп жорамалдаймыз. Түскен (E) шағылған (E1) және (E2) толқындардың өрнектері мынадай түрде жазылады.
E E |
|
|
|
exp |
i (t |
xcos zcos |
) ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xcos |
1 |
ycos |
1 |
zcos |
1 |
|
|
(4) |
||||||
E |
|
E |
10 |
|
exp |
|
i (t |
|
|
|
|
|
|
) ; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
E |
2 |
E |
20 |
exp |
i (t |
xcos 2 |
ycos 2 |
zcos 2 |
|
) , |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Мұндағы v1 және v2 – жарықтың бірінші ж/е екінші ортада таралу жылдамдығы.
Шекаралық шарт бойынша екі орта шекарасындағы электр өрісі кернеулігінің тангенциаль құраушылары үздіксіз болу керек, яғни z=0 мына
қатынас орындалуы тиіс |
|
E + E1 = E2 |
(5) |
Бұл қатынас кез келген уақытта ж/е x пен y-тің кез келген мәнінде
орындалады. (5) теңдеудегі E , |
E1 , |
E2 мәндерінің (4) системадағы сәйкес |
|||||||||||
мәндерін қойып, z=0 болғанда |
|
|
|
|
|
||||||||
E |
00 |
exp |
i (t |
|
xcos |
) |
E exp |
i (t |
xcos 1 ycos 1 |
) |
|
||
|
|
v |
|||||||||||
|
|
|
|
v |
|
10 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
(6) |
|
|
|
|
i (t |
xcos 2 |
ycos 2 |
) |
|
|
|
||||
E |
20 |
exp |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
v2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(6) теңдеу мынадай жағдайларда орындалады:
а) cos 1/v1 = cos 2/v2 =0, Бұл нәтиже E векторына нормаль N zx жазықтығында жатса, онда шағылған ж/е сынған толқындарға да нормальдар (N1, N2) осы жазықтықтарда жатады;
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
53
б) cos /v1 = cos 1/v1 cos 2/v2 . Бұл нәтижеден екі қорытынды шығаруға болады:1) cos =cos 1 яғни, = 1 электромагниттік толқынның шағылу заңын аламыз. 2) cos /cos 2 = v1/v2 , /2, 2 2 /2 ескерсек, онда sіn /sіn 2 = v1/v2 = n2/n1 . Яғни электромагниттік толқындардың сыну заңын аламыз.
Френель формулалары. Жарықтың екі мөлдір ортаның жазық шекарасынан өтуін толық сипаттау үшін шағылу ж/е сыну заңынан басқа шағылған ж/е сынған толқынның интенсивтілігін, оның поляризациялану күйін ж/е фазалық қатынасын білу керек. Бұл мәліметтерді ХІХ ғ. қорытып шығарылған Френель формуласынан алуға болады.
Бөліну шекарасына түсетін жарық поляризацияланбаған (табиғи) деп есептейік, яғни электр ж/е магнит векторының бағыты уақыт өтуімен өзгеріп отырады. Бірақ кез келген уақыт мерзімінде бұл екі векторды екі құраушыға жіктеуге болады. Біреуі түсу жазықтығына //, ал екіншісі оған перпендикуляр. Яғни, табиғи жарықты бір бағытта, бірдей фазалық жылдамдықпен тарайтын, бірақ өзара перпендикуляр бағытта поляризацияланған екі монохроматты жазық толқынның қосындысы ретінде қарастыруға болады.
Екі жеке жағдайларды қарастырамыз: а) Е электр векторы электромагниттік толқынның түсу жазықтығында жатады; б) Е электр векторы толқынның түсу жазықтығына перпендикуляр.
E
EII2 E2
Евекторы электромагниттік толқынның түсу жазықтығында жатыр.
E00II cos 1 E10II cos 1 E20II cos 2
H00 H10 H20.
H00 n1E00II ,H10 n1E10II ,H20 n1E20II
sіn 1/sіn 2 = n2/n1
E00II E10II E20II cos 2
cos 1
E00II E10II E20II sin 1
sin 2
Онда
EII |
EII |
|
sin |
2 |
cos |
2 |
|
sin 2 |
2 |
||
00 |
10 |
|
|
|
|||||||
EII |
EII |
sin |
1 |
cos |
1 |
sin 2 |
1 |
||||
|
|
||||||||||
00 |
10 |
|
|
|
|
|
|
||||
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
54
Осы өрнекті түрлендіру арқылы
EII |
EII |
sin 2 1 |
sin 2 2 |
EII |
2sin( 1 |
2 )cos( 1 |
2 ) |
; |
|
10 |
00 |
sin 2 1 |
sin 2 2 |
00 |
2sin( 1 |
2 )cos( 1 |
2 |
||
EII |
EII |
tg( 1 2 ) |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
10 |
00 |
tg( 1 2 ) |
|
|
|
|
|
||
Е векторы электромагниттік толқынның түсу жазықтығына перпендикуляр. Бұл жағдайда Е векторлары чертеж жазықтығына перпендикуляр, ал Н векторлары чертеж жазықтығында жатады. Е ж/е Н векторлары амплитудаларының орта бөліну бетіне проекциялары мынаған тең
Е 00 + Е 10 = Е 20
Н00 cos 1 – H10cos 1 = H20 cos 2
Жасанды анизотропия.
Сәуленің механикалық деформация әсерінен қосарланып сынуы. Фотосерпімділік. Сәуленің электр өрісінде қосарланып сынуы. Керр эффекті.
Механикалық деформация әсерінен оптикалық изотропты мөлдір дене анизотропты болады. Бұл құбылысты кейде фотосерпімділік деп атайды. Бір бағытта созған н/е сыққан жағдайда изотропты дене бір осьті кристалдың оптикалық қасиетіне ие болады. Кәдімгі ж/е ерекше сәулелердің сыну көрсеткіштерінің айырымы нормаль кернеу ( ) шамасына пропорционал болады.
no ne k , |
(18,1) |
Керр эффекті деп сыртқы электр өрісінің әсерінен оптикалық изотропты қатты, сұйық ж/е газ тәрізді заттарда оптикалық анизотропия пайда болу құбылысын айтады.
ne no B 0E2 , |
(18,2) |
мұндағы 0 – жарықтың вакуумдағы толқын ұзындығы, В – Керр тұрақтысы. Керр тұрақтысының мәні заттың табиғатына, толқын ұзындығына ж/е температураға байланысты болады.
19-20-лекция
Жарық дисперсиясы.
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
55
Жарық дисперсиясын бақылау әдістері. Аномальдық дисперсия. Жарықтың фазалық және топтық жылдамдықтары. Дисперсияның электрондық теориясы.
Заттың сыну көрсеткішінің жарық толқынының ұзындығына немесе жиілігіне тәуелділігі жарықтың дисперсиясы деп аталады. Дисперсия құбылысын зертеуге арналған тәжірибені алғаш рет айқастырылған
призмалар әдісі бойынша Ньютон (1672 ж) жасады.
Ақ жарық вертикаль саңылау және сындырушы қырлары өзара перпендикуляр екі призмадан өтіп линза арқылы экранда жинақталады. Бір призма болған жағдайда горизонталь тұтас спектр пайда болады (ав штрихғы). Екінші призманы қойғаннан кейін әр сәуле сындыру көрсеткіші неғұрлым үлкен болса соғұрлым төмен қарай ауытқиды. ав спектрі төмен қарай ауытқып а'b' күйіне келеді. Қызыл спектр а' ең аз, ал күлгін спектр b' ең көп ауытқиды.
Мөлдір заттарда сыну көрсеткіші жарықтың толқын ұзындығы кеміген сайын артады. Бұл құбылысты қалыпты дисперсия деп атайды. Зерттеулер нәтижесінде қалыпты дисперсияға кері жағдайдың да болатындығын, яғни толқын ұзындығының өсуімен сыну көрсеткішінің артқандығын бақылаған. Бұл жағдай аномальды дисперсия деп аталады.
Аномальды дисперсияның пайда болуы жарықтың жұтылуына байланысты. Заттарда аномальды дисперсия байқалатын облыста жарықтың күшті жұтылуы бақыланған. Жұтылу жолағы жанында сыну көрсеткіші тез өзгеретіндіктен оның ұзын толқын жағындағы мәні (а нүктесі) қысқа толқын жағындағы (в нүктесі) мәнінен артық болады.
Цианин ерітіндісінің дисперсия қисығынан ав аймағында (520–640 нм) сындыру көрсеткішінің кемігенін көруге болады, яғни аномальды дисперсия бақыланады. Жұтылу жолағынан тыс облыста сыну көрсеткішінің толқын ұзындығына тәуелділігі қалыпты дисперсия жағдайына сәйкес келеді. Мөлдір заттарда көріну облысында жұтылу жолағы болмағандықтан сындыру қалыпты жағдайдағыдай өтеді. Жұтылу жолағы бар ультракүлгін н/е инфрақызыл облыста сындыру көрсеткіші тез өзгере бастайды. Сонымен кез
|
2,4 |
|
|
|
|
|
2,2 |
|
|
|
Шыныда аномальдық дисперсия 350 нм-де, кварцта |
n |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
190 нм-де, ал флюритте 130 нм облыстарында |
||
|
1,8 |
|
|
|
байқалады. |
|
1,6 |
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені |
|||||
|
1 |
|
|
|
56 |
|
720 |
640 |
560 |
480 |
|
|
|
|
,нм |
|
|
|
|
|
|
|
|
келген заттың толық дисперсиялық кескінінде қалыпты дисперсиялық облыстың аралығында орналасқан, ішкі жолаққа н/е жұтылу сызығына сәйкес аномальдық дисперсия облысы болады.
Натрийдің жұтылу сызығының маңайында сыну көрсеткішінің өзгерісін көрсететін тәжірибені Кунд жасаған. Натрий буы бір –бірінен 6 Е қашықтықта орналасқан екі жұтылу сызығынан D1 (5896 Е) ж/е (5890 Е) тұрады. Кундт тәжірибесінде жарық натрий буы толтырылған кювета мен вертикаль сындырушы қыры бар шыны призмадан өткізілді. Кювета төменгі жағынан горелкамен қыздырылып, жоғары бөлігі салқындатылды. Мұндай бу бағаны горизонталь қыры бар призма қызметін атқарады. Натрий буының тығыздығын азайту нәтижесінде екі жұтылу сызығына сәйкес келетін екі аномальдық дисперсия облысы пайда болады.
Дисперсияға сандық өлшеулер жүргізу интерферометрлер әдісі арқылы жүзеге асады.
Рождественский интеферометрін спектрографпен айқастыру арқылы жақсы нәтижелерге қол жеткізуге болады. Рождественский интерферометрі Жамен интерферометрінің модификацияланған түрі болып есептелінеді. Артықшылығы интерференцияланған шоқтарды үлкен қашықтыққа ажыратады.
Тұтас спектр көзінен шыққан жарық екі жартылай мөлдір (П1 ж/е П3) және мөлдір емес екі (П2 ж/е П4) айналар арқылы өтеді. Горизонталь жолақтар түріндегі интерференциялық бейне линза Л2 көмегімен спектрограф саңылауына проекцияланады. Интерферометр жолына екі бірдей кюветалар Т1 ж/е Т2 қойылған. Кюветаның біреуінде натрий буы, ал екіншісіндегі ауа сорылып алынады. Металы бар кювета қыздырылмаған жағдайда натрий буы болмағандықтан нольдік жолақ түзу сызық болып, перпендикуляр орналасқан спектрограф саңылауының ортасы арқыл өтеді. Басқалардан оңай ажыратылатын осы ахроматты жолақтың жоғарғы ж/е төменгі жағынан бірінші, екінші ретті жолақтар орналасады. Толқын ұзындығы өскен сайын жолақтардың ара қашықтығы арта береді. Интерферометр мен спектрографтың сызықтары өзара перпендикуляр орналасады. Олардың әсерінен кескін жазықтығында қисайған қараңғы ж/е жарық жолақтар пайда болады. Жолақтардың ені қызыл спектрден күлгінге қарай азаяды.
Металл буларының дисперсиясын зерттегенде жұтылу жолағының маңында интерференциялық жолақтар бағытының күрт өсуі өлшеулер нәтижесін төмендетеді. Рождественский интерферометрдің екінші иініне зерттелетін металл буымен қатар біртекті параллель мөлдір пластинка енгізу арқылы өлшеу нәтижесін жақсартты. Пластинка енгізу нәтижесіндегі интерференциялық жолақтарың көлбеулігі натрий буынан п.б. көлбеулікке қарама-қарсы болады. Нәтижесінде интерференциялық жолақтар жұтылу жолағының маңында иіледі.
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
57
Рождественский ұсынған бұл әдіс “ілгіштер” әдісі деп аталады.
ДИСПЕРСИЯНЫҢ ЭЛЕКТРОНДЫҚ ТЕОРИЯСЫ
Дисперсияның классикалық теориясын жарық өрісінің атомдағы байланысқан электрондарға әсері негізінде Г.А. Лорентц жасаған. Дисперсияның электрондық теориясы бойынша диэлектрик жарық сәулесінің әсерінен еріксіз тербеліс жасайтын осцилляторлар жиынтығы деп қарастырылады. Қарапайым жағдайда атом меншікті циклдік жиілігі 0 болатын гармоникалық осциллятор ретінде қарастырылады.
|
.. |
|
(1) |
mr q r |
|||
|
|
ei t |
(2) |
r r0 |
|||
Енді |
мөлдір |
изотропты заттқа жарық толқынының электромагниттік |
|
өрісінің әсерін қарастырамыз. Заттың бірлік көлеміндегі атомдар саны N1 болсын. Ортаның жарық өрісі әсерінен поляризациялануын, яғни бірлік көлемдегі электр моментін есептейік. Әр атомның электр моменті // бағытталады, сол себепті моментердің векторлық қосындысын скаляр шамамен алмастырамыз.
P = N1p = N1er = N1aE |
(2) |
D = E = E + 4 P |
|
|
P = N1aE |
E = E + 4 N1aE |
(3) |
=1 + 4 N1a |
(4) |
n2 = |
|
Газдар үшін n 1
n = 1 + 2 N1a
Сонымен сыну көрсеткіші атомның оптикалық поляризациялануы арқылы анықталатындықтан, осы шаманың толқын ұзындығына тәуелділігін анықтауымыз керек. Поляризациялану электронның ауытқу шамасы r-ге байланысты болғандықтан, дисперсияны анықтау үшін электронның қозғалыс теңдеуінен r-ді табуымыз керек.
Электронға әсер |
ететін күштерді қарастырайық. Біріншіден электронға |
квазисерпімді қайтарушы күш әсер етеді. |
|
F1 = - qr |
(5) |
Энергия шығынына байланысты электронның тербелісі толық гармоникалық сипатта болмайды. Яғни тербелістің өшуін ескеру керек. Атом әр тербелісте жинақталған энергиясының біраз бөлігін жоғалтатындықтан, тежеуші күш электронның жылдамдығына пропорционал болады.
F2 = - gr |
(6) |
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
58
Атом жарық ағынының өрісінде болғандықтан оған әсер ететін үшінші күш
F3 = e E |
(7) |
Жарық ағынның өрісі гармоникалық заң бойынша өзгереді деп есептейміз.
E = E0 eі t |
(8) |
.. |
|
. |
|
|
|
|
|
|
(9) |
||||
mr q r g r eE |
||||||
.. |
|
. |
e |
|
|
|
|
(10) |
|||||
r r 02 |
r |
E |
||||
m |
||||||
|
|
|
|
|
||
r r 0 ei t
(11) –ді (10) -ға қойғанда
|
|
|
|
|
|
e/m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
r |
|
|
|
|
|
|
|
E. |
|
|
|
||||||||
02 2 i |
|
|
|
||||||||||||||||
a |
|
|
|
p |
er |
|
e2 |
1 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
E E m 02 |
2 |
i |
|||||||||||||
n |
2 |
1 4 N |
|
|
e2 |
1 |
|
|
|
||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m 02 |
2 |
i |
||||||||
(11)
(12)
(13)
(14)
(14) теңдеуді талдау арқылы жарық дисперсиясының эксперимент нәтижелерін түсіндіруге болады. Бұл теңдеудегі сыну көрсеткіші комплексті шама. ( 02 - 2) болғанда (14) теңдеу былай жазылады.
n2 1 4 N |
|
e2 |
|
1 |
. |
|
1 m |
02 2 |
|||||
|
|
|
||||
Жарықтың жұтылуы.
Жарықтың жұтылуын классикалық теория тұрғысынан түсіндіру. Бугер-Ламберт заңы. Жұтылу коэффициенті. Жұтылу коэффициентінің интенсивтілікке тәуелділігі.
Жарықтың жұтылуы деп затта таралған кезде жарық толқыны энергиясының азаю құбылысын айтады. Толқын энергиясы заттың ішкі энергиясына, екінші ретті сәуле шығару энергиясына түрленеді.
Жарықтың жұтылуын Бугер-Ламберт заңы сипаттайды.
I I0e l , |
(21,1) |
мұндағы І0 ж/е І - қалыңдығы l қабатты затқа түскен ж/е шыққан жарықтың интенсивтілігі. - жұтылу коэффициенті. Жарық ерітіндіде жұтылған жағдайда жұтылу коэффициенті мынаған тең болады:
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
59
0c0 , |
(21,2) |
0 – ерітілген заттың молекуласына тән жұтылу коэффициенті. Бұл шама ерітінді концентрациясына тәуелді емес. с0 – ерітінді концентрациясы.
Жұтылу коэффициенті түскен жарықтың толқын ұзындығына байланысты болады. Затқа тұтас спектрлі сәуле бағыттап одан шыққан сәуленің спектральдық құрамын зерттеу арқылы затты құрылымын сараптауға болады.
Жарықтың шашырауы.
Мөлдір емес ортадағы жарықтың шашырауы. Тиндаль тәжірибесі. Жарықтың Рэлей шашырауы.
Затта таралған жарықтың бағытын өзгертуін ж/е заттың өзіндік емес сәуле шығаруы бақыланатын жарықтың түрленуін жарықтың шашырауы деп аталады.
Жарықтың мөлдір емес ортада таралуын ағылшын физигі Тиндаль бақылап зерттеген. Ортадағы біртекті емес бөлшектердің өлшемі толқын ұзындығынан кішкентай болғанда (0,2 -0,1 ) мынадай заңдылықтарды бақылаған.
1)бастапқы бағытқа бұрышпен (бүйір бағытта) шашыраған жарық көгілдір түсті болады, яғни шашырау көрінетін жарықтың қысқа толқындық аймағында болады;
2)бастапқы табиғи шоққа тік бұрышты бағытта шашыраған жарық толығымен сызықты поляризацияланған;
3)шашырау индикатрисасы бастапқы шоқ бағытына қатысты симметриялы ж/е оған перпендикуляр,
I I /2 1 cos2 , |
(22,1) |
I ж/е I /2 - ж/е /2 бұрышымен шашыраған жарықтың интенсивтілігі.
Жарықтың шашырауының алғашқы теориясын Рэлей жасаған. Рэлей әр түрлі шашыратушы бөлшектерден шыққан екінші ретті толқындар когерентті деп есептеп шашыраған толқындардың амплитудаларының қосындысын тапқан. Рэлей заңы бойынша:
1.Шашыраған жарықтың интенсивтілігі бөлшек радиусының алтыншы дәрежесіне тура пропорционал;
2.Шашыраған жарықтың интенсивтілігі толқын ұзындығының төртінші дәрежесіне кері пропорционал.
Ф ҚазҰПУ 0703-12-09 Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
60