Раздел 10 билет 1 Рассеяние света, природа. Рассеяние Рэлея и Ми, комбинационное р

Рассм. распр-ние плоской монохр. волны в однородной изотропной среде. Проведём плоскость MN(рис1), парал-ную волновой пов-ти. Рассмотрим волну, созданную малым элементом объёма в окрестности нек. т А в направлении, составляющем угол с первоначальным. Другой такой элемент , расположенный в окрестности т В, будет излучать вторичную волну такой же амплитуды. В силу полной когерентности волны, складываясь, будут интерферировать. Разность хода м/ж ними будет равна lsin , где l-расстояние м/ж т А и В. При выполнении условия lsin волны будут гасить друг друга. В силу полной однородности и изотропности среды элементу можно сопоставить элемент , расположенный на расстоянии , сдвиг фаз равен пи. Т о по причине интерференции вторичных волн в однородной среде свет не будет менять направления распр-ния. В неоднородной среде: Большинство сред имеют µ=1. Ур-е Максвелла примет вид: divεE(вект)=0, rotE(вект)=- divεB(вект)=0, c^2 rotB(вект)=- в случае неоднородности среды ε-ф-я пространственных корд.

ε=έ+ . E=Eo+E’, B=Bo+B’(вект), где Ео и Во удовл ур-ю Максвелла в однородной среде. Div(έEo)=0, rotEo(вект)= , divBo(вект)=0, c^2 rotB(вект)=- . В неоднородной среде Eo и Во(вект) представляют эл. магн. поле падающей волны, E’ B’(вект)-поле рассеянной волны. При наличии неоднородностей в среде появляется дополнительнвя поляризация, в рез-те чего появляется доп. дипольный момент. Природа: в состав среды входят молекули или атомы основного вещ-ва. Процесс рассеяния света состоит в заимствовании молекулой или частицей энергии у волны и излучении этой энергии в телесный угол, вершиной которого явл. молекула или частица. Если среда рассматривается как непрерывная, то источником рассеяния выступает оптич. неоднородность среды. Тогда среда характеризуется изменяющимся показателем преломления . Рассеяние явл. дифракциейволны на неоднородностях среды. Под Рэлеевским рассеянием понимается рассеяниемолекулами среды, т к размеры молекул много меньше длины волны видимиго света. Интенсивность рассеянной волны от одной молекулы увеличивается пропор-но числу квадрата Nо элементарных рассеивателей в ней. где n- Показатель преломления, N-концентрация. Полная интенсивность рассеяния одной частицей по всем направлениям: <So> для неоч. Плотных газов n , тогда . Теория рассеяния Ми учитывает размеры частиц и выражает рассеяние в виде рядов, малым параметром , где а – радиус частицы. Применимо к сферич частицам. При рассеяние становится рэлеевским. Примером неупругого рассеяния явл. комбинационное Р. Вызывается изменением дипольного момента молекул среды под действием поля падающей волны Е(вект), p(вект)=εo , -распр-ние волны с частотой. При действии монохр. поля эл. магн. Волны изменение дипольного момента будет происходить с частотами , . Свойства КР: 1)разность м/ж осн. частотой и частотой линии КР не зависит от частоты пад. света . 2)Интенсивность стоксовых линий намного ниже интенсивности антистоксовых и повышается с ростом температуры.

Раздел 11 билет 1 Скорость света Распространение монохр. Волны вида в изотропной среде характеризуется скоростью её распр-ния v=w/k. Фазовая скоростьзависит от показателя преломлении v=c/n. Излучение монохр. света представляет собой последовательность световых импульсов. Чем меньше длительность импульса, тем более широкий спектральный интервал волновых чисел он будет иметь. В недиспергирующей среде ширина и форма импульса не изменяется, скорость его распр-ния равна фазовой скорости. В диспергирующей среде из-за различия длин волн монохр. составляющие будут иметь разные скорости. Это приведёт к уширению и изменению формы импульса. Рэлей предложил характеризовать движение волнового пакета скоростью u , с которой перемещается его центр-групповая скорость. Групповая скорость пакета не равна фазовой скорости, имеющей макс амплитуду. Kw=ko+(dk/dw) (w-wo). Ko=k(wo)-зн-е волнового числа при w=wo. Величина dz/dt-cкорость перемещения точек, где амплитуда максимальна-групповая скорость. Волновая скорость u=dw/dk. Определим связь групповой и фазовой скорости: , учитывая что и получим формулу Рэлея: . Величина зарактеризует дисперсию среды. Если >0, то групповая скорость меньше, если наоборот – больше фазовой. В вакууме фазовая скорость равна групповой т к

Измерение скорости: метод Римера-он изучал затмения спутника Юпитера Ио. Он заметил, что промежуток времени м/ж затмениями периодически изменяется: когда Земля приближается к Юпитеру он уменьшается, а когда удаляется – увеличивается. Этот факт он объяснил тем, что свет распр-тся не мгновенно, а с конечной скоростью, и время м/ж двумя последующими затмениями зависит от расстояния, которое пройдёт свет. Однако время м/ж затмениями высчитано неверно и скорость равна 2.2 на 10 в 8 м/с. Физо использовал отражающее зеркало. Для измерения коротких промехутков времени, которые свет затрачивал на прохождение расст. От ист до зеркала и обратно, применял вращающийся с большой скоростью зубчатый диск, прерывающий световой пучок. Фуко определил скорость света по методу вращающейся призмы и сферического зеркала, расп. на горе сан Антонио, равную 298000+-500 км/с. Майкельсон усовершенствовал его опыт и получил скорость равную 299796+-4км/с. Путём

Измерения длины волны и частоты света, источником которого был гелий-неоновый лазер. Точное значение длины волны получалось путём сравнения с длиной волны оранжевого излучения изотопа криптона. Измерение частоты проводилось методами нелин. Оптики – генерациейизлучения с суммарными и разностными гармониками, частота лазерного излучения сравнивались с частотой эталона времени. Было получено значение скорости света . Скорость света составляет 299 792, 458 км/с