- •1.Интерференция света. Оптическая длина пути. Условия мин и мах при сложении 2 когерентных волн.
- •2.Расчет интерференционной картины от двух поперечных волн
- •3. Интерференция в тонких пластинках и пленках
- •4. Применение интерференции света
- •9. Дисперсия и разрешающая сила решетки
- •10 Дифракция рентгеновских лучей
- •11. Голография, ее применение
- •12 Естественный и поляризованный свет
- •13 Поляризация при отражении и преломлении света.
- •14 Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы
- •15 Вращение плоскости поляризации
- •16 Поглощение света. Закон Бутера
- •17 Дисперсия света Связь дисперсии с поглощением
- •18 Электронная теория дисперсии
- •19 Тепловое излучение. Энергетическая светимость, лучеиспускательная и поглощательная способность. Абсолютно черное тело
- •20 Закон Кирхгофа для теплового излучения
- •21 Квантовая гипотеза и формула Планка
- •22 Закон Стефана-Больцмана
- •23 Закон смещения Вина
- •24 Внешний фотоэффект
- •25 Масса и импульс фотона
- •26 Давление света
- •27 Эффект Комптона
- •28 Опыты Резерфорда по рассеиванию α-частиц
- •29 Постулаты Бора. Атом водорода и его спектр по теории Бора
- •30 Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода
- •31 Понятие об энергетических уровнях и спектрах молекул
- •32 Поглощение, вынужденное и спонтанное излучение
- •33 Лазеры и их применение в строительстве
- •34 Состав и некоторые характеристики атомного ядра
- •35 Масса и энергия связи ядра. Удельная энергия связи
- •36 Радиоактивность. Закон радиоактивного распада
- •37 Цепная ядерная реакция, ее применение
- •38 Термоядерная реакция
17 Дисперсия света Связь дисперсии с поглощением
Дисперсия света - зависимость фазовой скорости света в среде от его частоты v.
Так как v=с/n, то дисперсией света можно назвать также зависимость показателя преломления n среды от частоты v световой волны.
Степень взаимодействия света с веществом и скорость распространения света зависит от близости к резонансу, т.е. от v - v0, а также от параметра b - характеризующего затухание свободных колебаний электрона.
Согласно электронной теории дисперсии справедлива следующая приближенная формула для показателя преломления
где A=2pNe2/m,
где N - концентрация атомов, e, m заряд и масса электрона.
Связь дисперсии с поглощением
На рис. 2 приведен график зависимости n от v при b =0 (штриховая линия) и с учетом b (сплошная линия). Области А и С для которых с увеличением частоты v показатель преломления возрастает, называются областями нормальной дисперсии, т.е. для них
dn / dv > 0 или dn / dλ<0
Область В, для которой с увеличением частоты v показатель преломления уменьшается называется областью аномальной дисперсии, т.е. для нее dn / dv < 0 или dn / dλ>0
В области аномальной дисперсии поглощение света очень велико.
18 Электронная теория дисперсии
Из теории Максвелла следует, что , где ε – диэлектрическая проницаемость среды, μ – магнитная проницаемость среды.
В оптической области спектра для всех веществ μ ≈ 1, поэтому . Лоренц предложил электронную теорию, в которой дисперсия света рассматривается как результат взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны. Предположим, что дисперсия света является следствием зависимости частоты ε от световых волн ω.
Для большинства диэлектриков поляризованность линейно зависит от напряженности электрического поля :
, где χ – диэлектрическая восприимчивость вещества. По определению ε = 1 + χ, тогда ε = 1 + χ = 1 + Р/ ε0Е. Т.е. n2= 1+ Р/ ε0Е.
Рассмотрим колебания одного электрона в атоме. Наведенный дипольный момент электрона рi = ex, где е – заряд электрона, x – смещение его под действием электрического поля волны. Если концентрация атомов в диэлектроне n0, то значение поляризованности Р = n0 рi = n0 ex, тогда . Будем считать электрическое поле волны гармонической функцией частоты ω: Е = Е0 cos ωt. Уравнение вынужденных колебаний для простейшего случая (без учета сил сопротивления): , где F0 = eE0 – амплитуда силы, действующей на электрон. Решение представим в виде x = = A cos ωt, где А = – амплитуда колебаний, ω0 – собственная частота колебаний электрона. Подставляя x и А в уравнение, получим: . Видно, что n зависит от частоты внешнего поля, т.е. подтверждается явление дисперсии.
1) при ω → ω0, n → ∞ – нормальная дисперсия;
2) при ω → от ω0 к ∞, n → от – ∞ к 1 – нормальная дисперсия;
3) при ω = ω0, n → ± ∞, т.е. функция терпит разрыв.