РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В ВЕЩЕСТВЕ

Дисперсия

Дисперсия света (D)— это явления, обусловленные зависимостью

показателя преломления вещества от длины волны (или частоты):
n f	n f

D представляет из себя производную:		dn d	или dn d
Если dn d 0или	dn d0	то дисперсия нормальная

Нормальная дисперсия наблюдается в видимой части спектра для прозрачных веществ.

1

Если вещество поглощает излучение, то в области поглощения дисперсия имеет аномалию:

dn d 0или

dn d0

Такой ход зависимости - аномальная дисперсия.

Область аномальной дисперсии совпадает с полосой поглощения (изображены пунктиром)

Все вещества являются диспергирующими

Дисперсия проявляется лишь при распространении немонохроматических волн.

Графики называются – кривой дисперсии	2

Пример разложения белого света в спектр

3

10.2. Классическая теория дисперсии (теория Лоренца)

Дисперсия это результат действия электромагнитных волн на заряженную частицу, входящую в состав вещества:

-электроны связаны с атомом квазиупруго;

-под действием внешнего поля совершающую вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны .

-диэлектрическая проницаемость, - магнитная проницаемость среды

	или	n		в свою очередь 1 1	P
					0 E
	- диэлектрическая		восприимчивость среды; Р и Е - мгновенные значение

поляризованности и напряженности внешнего электрического поля

Вынужденные колебания совершает один внешний, слабо связанный с ядром атома (оптический электрон).

Его наведенный дипольный момент

p ex

х – смещение электрона под
действием внешнего поля	4

С другой стороны:	n0 – концентрация электронов
Тогда

Если поле изменяется по закону:

То электрон совершает вынужденные колебания:

5

Полученная зависимость выражает явление дисперсии.

Разрыв вблизи 0 обусловлен тем, что не учтены силы сопротивления среды (поглощение электромагнитных волн средой).

Если учесть поглощение, то ход показателя преломления в районе 0

соответствует пунктирной линии Участок АВ - область аномальной дисперсии.

Остальные участки с нормальной дисперсией.

6

Если в веществе имеются различные заряды ei с массами тi, и собственными частотами 0i , то представленная кривая имеет особенности возле каждой частоты :

Наличие дисперсии обусловлено тем, что фазовая скорость света в среде зависит от показателя преломления:

nc

В вакууме фазовые скорости одинаковы.

7

10.1. Поглощение света (закон Бугера)

Поглощение (абсорбция) света - это уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе.

Энергия преобразуется в другие виды: внутреннюю энергию вещества, вторичного излучения в другие направления и другой спектральный состав.

Задача. Через однородное вещество распространяется параллельный монохроматичный световой пучок (плоская волны).

При прохождении тонкого слоя dx интенсивность

света уменьшится на dI и его можно представить:

dI I dx

- коэффициент поглощения, характеризующий поглощающие свойства вещества

Разделяем переменные и интегрируем от
начальных значений до конечных (I0 I; 0 x)	8

I I0 e x

закон Бугера

	x
Численное значение это толщин слоя:		1		после
прохождения которого интенсивность плоской волны падает в				e 2, 72раза

Типичная зависимость коэффициента поглощения от длины волны

и та же зависимость показателя

преломления n в области полосы поглощения.

Внутри полосы поглощения наблюдается аномальная дисперсия.

9

Коэффициенты поглощения (спектры)

	Зависимость коэффициента	Зависимость коэффициента
		поглощения света от частоты
	поглощения света от частоты для
		в плотных сред
	газов

10