Обертання площини поляризації

Кут повороту площини поляризації пропорційний товщині шару оптично активної речовини і для монохроматичного світла, довжина світлової якого λ визначається формулою:

а)

(в твердих тілах), (3.5)

Де α – стала обертання; d – довжина шляху, пройденого світлом в оптичноактивній речовині. Коефіцієнт α залежить від природи речовини, від температури та довжини хвилі і дорівнює величині кута на який повертається площина поляризації монохроматичного світла при проходженні шару завтовшки 1м.

Для оптично активних рідин та розчинів кут повороту площини поляризації прямо пропорційний товщині шару d і концентрації C оптично активної речовини, тобто

б) (в розчинах), (3.6)

де [α]– питоме обертання;C– масова концентрація оптичноактивної речовини у розчині.

Крім природної оптичної активності , М.Фарадей виявив повертання площини поляризації в оптично неактивних речовинах, розміщених у зовнішньому магнітному полі.

Досліди М. Фарадея та М.Верде показали, що кут повертання площини поляризації пропорційний довжині шляху d променя у речовині і магнітній індукції B, тобто

(3.7)

Де V-стала Верде, яка залежить від природи речовини і довжини хвилі світла.

2. Квантова теорія світла.

Теплове випромінювання. Закони теплового випромінювання. Характеристики теплового випромінювання. Закон Киргофа. Закон Стефана-Больцмана. Закон зміщення Віна. Формула Релея-Джинса. Абсолютно чорне тіло.

Теплове випромінювання — спільний процес конвекції і теплопровідності, при якій враховується температура всіх тіл, які мають температуру вище абсолютного нуля.

Залежно від температури тіла, що випромінює, теплове випромінювання може належати різних діапазонів згідно із законом зміщення Віна, але синонімом даного терміну часто називають інфрачервоне випромінювання.

Характеристики теплового випромінювання (всі залежать від температури):

- енергетична світність тіла(інтегральна випромінювальна здатність)

- спектральна випромінювальна здатність

- інтегральна поглинальна здатність

- спектральна поглинальна здатність

Відношення випромінювальної здатності до поглинальної здатності тіла не залежить від природи тіла, є функцією довжини хвилі тіла і температури.

Чим більше тіло поглинає певного (електромагнітного)випромінювання, тим більше воно випромінює тих самих хвиль при тій самій температурі.

Закон Кірхгофа: випромінювальна здатність ε будь-якого тіла дорівнює його коефіцієнту поглинання при заданих температурі Т і довжині хвилі λ: ε (λ, Т) = α (λ, Т).

Він встановлює зв'язок між сумою електрорушійних сил і сумою падінь напруги на резисторах замкненого контуру електричного кола. Згідно з цим законом алгебраїчна сума миттєвих значень електрорушійної сили всіх джерел напруги у будь-якому контурі електричного кола дорівнює алгебричній сумі миттєвих значень падінь напруги на всіх резисторах того самого контуру.

Закон Стефана-Больцмана дає залежність енергії випромінювання з одиниці площі поверхні в одиницю часу від ефективної температури тіла, що випромінює.

Загальна енергія теплового випромінювання визначається як:

, де F — потужність на одиницю площі поверхні випромінювання, а σ - Вт/(м²·К⁴) — стала Стефана—Больцмана.

Закон зміщення Віна дає залежність довжини хвилі, на якій потік випромінювання енергії чорного тіла сягає свого максимуму, від температури чорного тіла.

Згідно із законом зміщення Віна людське тіло з температурою 290 K (+13°C) має максимум теплового випромінювання на довжині хвилі 10 μм, що відповідає інфрачервоному діапазону випромінювання.

Загальний вигляд закону зміщення Віна

де T — температура в кельвінах, а λ_max — довжина хвилі з максимальною інтенсивністю у метрах. Слід зазначити, що коефіцієнт у даній формулі має при цьому розмірність [ м К].

Закон Релея-Джинса — формула, що описує частотну та температурну залежності інтенсивності рівноважного випромінювання абсолютно чорного тіла при малих частотах (великих довжинах хвиль).

Де Q_v — енергія випромінювання в спектральному проміжку між частотами v та v+dv ,

c — швидкість світла, k_B — стала Больцмана, T — температура.

Інша форма запису (через довжини хвилі):

де Q_λ — енергія випромінювання в проміжку довжин хвилі від λ до λ+dλ .

Формулу отримали в 1905 англійські фізики Джон Вільям Релей та Джеймс Гопвуд Джинс, виходячи з класичних міркувань. Вона добре описує спектр випромінювання абсолютно чорного тіла при малих частотах, однак передбачає невпинне зростання інтенсивності із збільшенням частоти, що отримало назву ультрафіолетової катастрофи. Розв'язок проблеми ультрафіолетової катастрофи привів Макса Планка до гіпотези випромінювання світла квантами, що було першим кроком до побудови квантової механіки.

Для отримання фомули Релей та Джинс виходили з припущення, що в стані, коли випромінювання перебуває в термодинамічній рівновазі з тілом, на кожну моду випромінювання припадає енергія , за законом про рівномірний розподіл енергії.

Абсолютно чорне тіло — фізична абстракція, що вживається у термодинаміці; тіло, яке цілком поглинає проміння (всіх довжин хвиль), що падає на нього. Не зважаючи на назву, абсолютно чорне тіло може випускати теплове випромінювання. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла визначається тільки його температурою. Практичною моделлю чорного тіла може бути порожнина з невеликим отвором і зачорненими стінками, оскільки світло, що потрапляє крізь отвір в порожнину, зазнає багатократних віддзеркалень і сильно поглинається. Глибокий чорний колір деяких матеріалів (деревного вугілля, чорного оксамиту) і зіниці людського ока пояснюється тим же механізмом.

Термін введений Густавом Кірхгофом у 1862 році.