9 Лекция. Жарықтың затпен өзара әсерлесуі.

9.1. Электромагниттік толқындардың затпен өзара әсерлесуі.

9.2. Жарықтың дисперциясы

9.3. Жарықтың жұтылуы

Заттың жарық сындыру көрсеткішінің n жарық толқыны

ұзындығына λ тәуелділігі жарық дисперциясы деп аталады, яғни n= φ(λ). Мұндағы n заттың сыну көрсеткіші, ал λ жарықтың толқын ұзындығы.

Дисперсия тек қана монохроматты емес жарықта байқалады.

9.1-сурет.

Жарық мөлдір призмадан өткенде жеті түрлі түске жіктеледі (9.1-сурет).α₁ бұрышпен монохроматты сәуле сыну көрсеткіші сындыру бұрышы A призмаға түседі (9.2-сурет). Екі дүркін сынғаннан соң призманың оң және сол қырларында сәуле φ бұрышқа ауытқиды.

9.2-сурет Егер A және α₁ бұрыштары аз болса, онда және . Себебі: , то одан . Сондықтан призмадан сәулелердің ауытқу бұрышы

неғұрлым көп болса, призманың сындыру бұрышы солғұрлым көп болады. Мына шама заттың дисперсиясы деп аталады. Барлық мөлдір заттар үшін заттың сыну көрсеткіші толқын 9.3-сурет ұзындығының өсуіне байланысты азаяды: (9.3суретке қараңыз). Егер жарықтың толқын ұзындықтары көбейгенде (тербеліс жиілігі азайғанда) сыну көрсеткіші кемитін болса, ондай дисперсияны қалыпты дисперсия деп атайды. Ал жарықтың толқын ұзындығы кемігенде (тербеліс жиілігі артқанда) сыну көрсеткішінің кемуі аномаль дисперсия деп аталады.

Ақ жарық мөлдір призмадан өткенде жеті түрлі түске жіктеледі. Бұл құбылысты спектр деп атаймыз. Әр түрлі жарық көздерінің спектрлерін зерттегенде, спектрдің бірнеше түрлері болатындығы тағайындалды. Қызған қатты денелер мен сұйықтар шығаратын жарықтардың спектрлері тұтас спектр болады. Мысалы, электр шамының қыл сымы қызғанда шығаратын жарығының спектрі тұтас болады.

Сиретілген газдар мен булар сызықтық спектрлер шығарады. Мысалы, инертті газдардың, сутегі, оттегі атомдарының, сондай-ақ металл буларының шығаратын жарығының спектрлері сызықтық болады.

Жарқырайтын дененің шығаратын спектрлері шығару спектрлері деп аталады. Кез келген жарық көзі шығарып тұрған жарық ағынын мөлдір зат арқылы өткізсек, онда ағын энергиясының бір бөлігін зат жұтып алады. Заттар толқын ұзындықтары әр түрлі жарық сәулелерін бірдей жұта бермейді. Қызған кезінде зат қандай толқын ұзындықтағы сәуле шығаратын болса, ол сондай толқын ұзындықтағы сәулені жақсы жұтады. Демек, атомдардың жұтылу сызықтары олардың сәуле шығару сызықтарына сәйкес келеді. Бұл Кирхгоф заңы делінеді.

Заттың құрамын оның сәуле шығару спектрі бойынша анықтау спектрлік анализ деп аталады.

Спектрлік анализ металлургияда, биологияда, химияда, физикада тағы басқа салаларда қолданылады.

Жарықтың (абсорбциясы) жұтылуы Жарық толқыны басқа зат арқылы өткенде сол затты құрайтын атомдардың электрондарын еріксіз тербеліске келтіреді. Оған жарық толқынының біраз энергиясы жұмсалады. Сөйтіп, жарық толқыны бірте-бірте өше береді. Осы процесті жарықтың әлсіреуі деп атайды. Сонымен қатар жарық толқынының келесі бір бөлігі энергияның басқа түріне айналып кетеді.

Жарық толқыны энергиясының заттың ішкі энергиясының басқа түріне айналып кетуін жарықтың жұтылуы деп атайды. Біртекті ортаға сәулелерін параллель түсіріп тұрған монохромат жарықтың жұтылуын П. Бугер мен И. Ламберт анықтап берді: Өте кішкене бірдей қалыңдықтағы (d) жарықтың азаюы (dI) осы қашықтыққа және жарықтың күшіне (I) тура пропорционал болады;

,мұндағы α — жұтылу коэффициенті, ол заттың табиғаты мен толқын ұзындығына байланысты. Қалыңдығы -ге тең денеден өткенде жарықтың жұтылу теңдеуі:

бұл Бугер-Ламберт заңы деп аталады, мұндағы I₀ – жарықтың денеге түскен кездегі интенсивтігі, I – жарықтың денеден шыққаннан кейінгі интенсивтігі.