41. Поглощение и рассеяние света.

Дисперсией света наз-ют явл-е, обусловл-е завис-тью показ-ля прелом-я вещ-ва от длины свет.волны. Если вещ-во поглощает часть лучей, то в обл-ти поглощ-я и вблизи нее в ходе дисперсии обнаруж-ют аномалию. В парах йода набл аномальная дисп-ия: показатель преломления увеличивается с увеличением длины волны dn/λ_о.>0 - аномальная дисперсия. Явление дисперсии применяется для разложения сложного белого света на монохроматические составляющие.( Опыт Ньютона - В рез-те прохождения ч/з призму сложный белый свет разлагается в дисперсионный спектр.(к, о, ж, з, с, ф.)). Каждый луч в призме, следуя по опред-му направл-ю, падает на 2 преломляющую грань под некот. углом, выходит под соотв-щим углом прелом-я и на экране занимает свое место в спектре, но различие в углах прелом-я на 1 грани при одинак-м угле падения означает различиеn различных лучей => различие скор-тейраспростр-я в одной и той же среде. При прох-и свет.волны через вещ-во часть энергии волны идет на возбуждение колеб-й эл-нов. Частично эта энергия вновь возвращ-ся излучению в виде вторичных волн, поражденных эл-нами. Частично она переходит в энергию движения атомов, т.е во внутр-ю энергию атомов, поэтому интенс-ть света при прох-и через вещ-во уменьш-ся - свет поглащ-ся в вещ-ве. Поглащ-е света в вещ-ве опис-ся з-ном Бугера: I= I₀ ·e^-μd, (d – толщина слоя, μ – коэф-т поглащ-я). При μ=l/d, I в е-раз меньше чем I₀, т.обр. коэф-т поглащ-я есть вел-на обрат-я толщине слоя, при прох-и пропорц-на интенс-ти света и убывает в е-раз. Процесс рассеив-я света закл-ся в том, что свет, проходя через вещ-во вызывает колеб-я эл-нов в атомах. Колеб-я эл-нов возбуждает вторич-е волны, распростр-ся по всем направ-ям. Но в случае однородной среды вторич-е волны гасят друг друга во всех направл-ях, кроме направл-я распростр-я первич-й волны и рассеив-е не наблюд-ся. Если среда не однородна, вторич-е волны не гасят друг друга. Свет.волныдифрагируют на неоднородности среды. Такую дифр-ю на мелких неоднород-х наз-ют рассеив-ем света. Среда с оптич-й неоднор-тью - мутная среда (дым, туман). В рез-те рассеив-я света в боковом направл-и распростр-я света интенс-ть убывает быстрее, чем в случае одного лишь поглащ-я. Поэтому для мутных вещ-тв добавляют коэф-т . Если размеры неоднор-тей малы по срав-ю с длиной свет.волны и интенс-тьрассеив-я света пропорц-на четвертой степени частоты, или обратно пропорц-на четертой степени длины волны: I~ω⁴~1/λ⁴.I~1/λ⁴- закон Релея. Рассеяние может происх-ть и в чистых средах, причина неоднор-ти – флуктуации пл-ти. Эти флуктуации вызваны движ-ем молекул вещ-ва, поэтому рассеив-е наз-ся молек-ным, которым объясн-ся голубой цвет неба.

42. Дисперсия света. Фазовая и групповая скорости. Эффект Вавилова-Черенкова.

Диспе́рсия све́та— это явление зависимости показателя преломления вещества от длины волны. Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.Разложение света в спектр вследствие дисперсии при прохождении через призму (опыт Ньютона).

Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является неодинаковая скорость распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе — оптической среде. Обычно чем больше частота волны, тем больше показатель преломления среды и меньше ее скорость света в ней: - у красного цвета максимальная скорость в среде и минимальная степень преломления; - у фиолетового цвета минимальная скорость света в среде и максимальная степень преломления.

Однако в некоторых веществах (например в парах йода) наблюдается эффект аномальной дисперсии, при котором синие лучи преломляются меньше, чем красные, а другие лучи поглощаются веществом и от наблюдения ускользают. Говоря строже, аномальная дисперсия широко распространена, например, она наблюдается практически у всех газов на частотах вблизи линий поглощения, однако у паров йода она достаточно удобна для наблюдения в оптическом диапазоне, где они очень сильно поглощают свет.

Дисперсия в-ва – величина На практике обычно пользуются: .

Групповая скорость — это величина, характеризующая скорость распространения «группы волн» - то есть более или менее хорошо локализованной квазимонохроматической волны (волны с достаточно узким спектром).

Групповая скорость определяется динамикой физической системы, в которой распространяется волна (конкретной среды, конкретного поля итп). В большинстве случаев подразумевается линейность этой системы (точно или приближенно). Для одномерных волн групповая скорость вычисляется из закона дисперсии: , где — угловая частота, — волновое число.

Фа́зовая ско́рость — скорость перемещения точки, обладающей постоянной фазой колебательного движения, в пр-ве вдоль заданного направления. В среде с показателем преломления n фазовая скорость υ равна . Здесь ω– круговая частота, k – волновое число, c – скорость света в вакууме. Между фазовой и групповой скоростями может быть установлена связь

Эффект Вавилова — Черенко́ва — свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, которая движется со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде. Черенковское излучение широко используется в физике высоких энергий для регистрации релятивистских частиц и определения их скоростей. Они проводили исследования люминесценции жидкостей под воздействием гамма-излучения и обнаружили слабое голубое свечение, вызванное быстрыми электронами, выбитыми из атомов среды гамма-излучением. Позже выяснилось, что эти электроны двигались со скоростью выше скорости света в среде.