36. Дисперсия света в веществе: суть явления дисперсии; классическая электронная теория дисперсии; нормальная и аномальная дисперсия.

Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Пространственной дисперсией называется зависимость тензора диэлектрической проницаемости среды от волнового вектора. такая зависимость вызывает ряд явлений, называемых эффектами пространственной поляризации.

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 (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета). 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 света позволила впервые вполне убедительно показать составную природу белого света.

Коши пришел к формуле, выражающей зависимость показателя преломления от длины волны: …,где:

L — длина волны в вакууме;

a, b, c, … — постоянные, значения которых для каждого вещества должны быть определены в опыте. В большинстве случаев можно ограничиться двумя первыми членами формулы Коши.

37. Дисперсия света и дисперсия вещества; экспериментальное изучение дисперсии: метод скрещенных призм; метод Рождественского.

Среди эксперим. методов исследования Д. с. широко распространён интерференц. метод крюков Рождественского, в к-ром используются "скрещенные" спектральные аппараты - интерферометр Жамена и спектрограф. Возможность исследования тонкой структуры зависимости ограничивается разрешающей способностью спектрографа.

Для измерения зависимости коэф. поглощения от частоты в пределах узких спектральных линий используются перестраиваемые по частоте лазеры. В этом случае возможности исследования тонкой структуры линии поглощения ограничиваются только шириной линии излучения лазера, что позволяет достичь высокой разрешающей способности ~108. Измерив зависимость и воспользовавшись Крамерса - Кронига соотношениями ,можно найти . Для уверенной регистрации малых поглощений исследуемое вещество помещают в резонатор лазера (см. Спектроскопия).

В мощных лазерных пучках напряжённость электрич. поля сравнима с внутриатомным полем ~109 В/см. При взаимодействии мощного излучения с веществом нарушается осн. допущение теории дисперсии о пропорциональности поляризации действующему полю. В частности, возникает добавка к показателю преломления, пропорциональная интенсивности света, приводящая к самовоздействию световых импульсов и пучков, наблюдается насыщение поглощения и др. явления, составляющие предмет нелинейной оптики.