2. Затруднения электромагнитной теории Максвелла.

1. Само наличие дисперсии света является одним из фундаментальных затруднений электромагнитной теории света Максвелла. С помощью электронной теории дисперсии эта проблема была решена.

2 . Соотношение между показателем преломления и диэлектрической проницаемостью n = ℇ , вытекающее из теории Максвелла, для ряда газообразных и жидких диэлектриков выполняется достаточно хорошо (см. табл.)

Таблица.

Вещество	n	ℇ
Водород Азот Бензол	1,000139 1,000299 1,501	1,000139 1,000307 1,511

О днако для многих других тел, например для стекла и таких жидкостей как вода и спирт ℇ гораздо больше n². Так для воды n² = 1,75, тогда как ℇ = 81 (!?). Дело в том, что дисперсия создается не только в результате колебаний электронов, но и ионов. Собственные частоты ионов лежат в далекой информационной области и не оказывают существенного влияния на ход дисперсионной кривой в видимой области спектра. Однако они играют главную роль в объяснении отличия значения статистической диэлектрической проницаемости от значения в видимом диапазоне. У воды для оптических частот ℇ = n = 1, 33, а статистическое значение ℇ = 9. Это различие объясняется колебаниями ионов. Поскольку собственные частоты колебаний ионов ω ₀ малы, при малых частотах в статике ω→ 0, в знаменателе выражение (35-5) стоит малая величина, поэтому ℇ >>1. Таким образом разрешается второе затруднение теории Максвелла.

3. Поглощение света, спектр поглощения. Цвета тел.

Опыт показывает, что интенсивность света I при прохождении через вещество убывает по закону Бугера:

(-æ‧ℓ)

(35-6)

где - интенсивность света на входе в поглощающий слой; ℓ - толщина слоя; æ – постоянная, зависящая от свойств поглощающего слоя. длины волны и называется коэффициентом поглощения. По своему смыслу эта величина, обратная длине слоя, на котором интенсивность убывает в е-раз.

Продифференцируем (35-6), получим

dI = -æ‧ ‧e^–ædℓ – æ‧I ,

то есть убыль интенсивности пропорциональна толщине слоя и значению самой интенсивности I, а коэффициентом пропорциональности служит коэффициент поглощения.

Зависимость коэффициента поглощения от длины волны æ(λ) называется спектром поглощения. Характер спектра паров веществ и твердых тел, жидкостей качественно отличается. В парах например металлов при невысоком давлении в спектре обнаруживаются резкие узкие максимумы (рис. 35.6), а спектры поглощения твердых тел, жидкостей, дают широкие

полосы поглощения (плавный ход æ, рис. 35.7).

Для прозрачных веществ коэффициент поглощения невелик (для стекла æ  1м ^-1). Для металлов æ  10⁶ м ^-1, т.е. приблизительно в миллион раз больше. Физически это обусловлено наличием свободных электронов. Под действием поля электромагнитной световой волны электроны приходят в движение. Возникают быстропеременные токи, сопровождаемые выделением джоулева тепла, энергия световой волны убывает, превращаясь во внутреннюю энергию металла. (Замечание. Мы не касаемся процесса рассеяния света, что требует отдельного рассмотрения).

Цвет. Цвет есть результат двух физико-химических явлений: процесса взаимодействия света с молекулами вещества и воздействия волн, идущих от вещества, на сетчатку глаза.

Окончание зрительного нерва состоит из палочек и колбочек. Волны светового электромагнитного поля, воспринимаемые колбочками, вызывают то или иное цветовое ощущение. Поглощенный цвет как бы «вычитается» из общего белого луча. Цвет, таким образом, является результатом избирательного поглощения определенных участков в непрерывном спектре падающего белого цвета. Например, если тело поглощает красные лучи, кажется окрашенным в зеленый цвет; если же тело поглощает синевато-зеленоватые лучи, то оно кажется нашему глазу красным. Рассеянные и поглощенные лучи дополняют друг друга в белом свете, поэтому они называются дополнительными.