Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
Исскуственная анизотропия
1. Трубка длиной 35 см с некоторым веществом помещена в продольное магнитное поле соленоида, расположенного между двумя скрещенными поляризаторами (рисунок 4.4.13). Постоянная Верде для данного вещества равна 0,012 (угл. мин)/ангстрем. Определить напряженность магнитного поля соленоида и удельную вращения вещества, если угол поворота плоскости поляризации равен 4 градуса 5 минут для одного направления поля и (–2 градуса 40 минут) для противоположного направления напряженности поля. Примечание. Оптически активные вещества под действием магнитного поля приобретают дополнительную способность вращать плоскость поляризации (формула 4.4.9), которая складывается с их естественной способностью (формула 4.4.6).
Глава 5. ДИСПЕРСИЯ, ПОГЛОЩЕНИЕ И РАССЕЯНИЕ СВЕТА
Переменное электрическое поле световой волны, распространяющееся в диэлектрической среде, вызывает вынужденные колебания связанных зарядов (электронов и ионов), входящих в состав молекул среды. Электроны и ионы, совершая вынужденные колебания под действием света, излучают вторичные волны той же частоты. Вторичные волны, излучаемые множеством молекул вещества, когерентны и интерферируют.
В однородной изотропной среде (см. глава 9 раздел 3 Колебания и волны) в результате интерференции образуется проходящая волна, фазовая скорость которой зависит от частоты, а направление распространения волны совпадает с направлением распространения первичной волны.
В оптически неоднородной среде наложение первичной и вторичных волн приводит к возникновению рассеяния света. При падении световой волны на границу раздела двух сред в результате интерференции возникает не только проходящая, но и отраженная волны.
5.1 ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА
Из опытов известно, что по мере распространения плоской световой волны в веществе ее интенсивность постепенно уменьшается. Это явление называется поглощением света в веществе. Энергия световой волны преобразуется во внутреннюю энергию вещества или энергию вторичного излучения, имеющего другой спектральный состав и другие направления распространения.
Поглощение света описывается законом Бугера – Ламберта:
, (4.5.1)
где 
– значение интенсивности света при входе и выходе из слоя вещества толщиной х, 
– коэффициент поглощения вещества, зависящий от химического состава поглощающего вещества, его состояния и длины волны 
.
В диэлектриках нет свободных электронов, и поглощение света связано с явлением резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и самих атомов в молекулах диэлектрика. Поэтому диэлектрики поглощают свет избирательно (селективно) в зависимости от частоты света. Поглощение велико лишь в областях частот, близких к частотам собственных колебаний электронов в атомах и атомов в молекулах.
Наиболее выражено явление резонансного поглощения света у разряженных одноатомных газов. Дискретные частоты интенсивного поглощения совпадают с частотами собственного излучения возбужденных атомов этих газов. У газов с многоатомными молекулами наблюдаются системы близко расположенных линий, образующих полосы поглощения.
Жидкие и твердые диэлектрики имеют сплошные спектры, состоящие из широких полос поглощения, в пределах которых коэффициент изменяется плавно.
Для разбавленных растворов поглощающего вещества (и не поглощающего растворителя) выполняется закон Бера:
, (4.5.2)
где С – концентрация раствора, b – коэффициент пропорциональности В концентрированных растворах закон Бера нарушается из-за влияния взаимодействия между близко расположенными молекулами поглощающего вещества.
5.2. Рассеяние света
5.2.1. Рассеяние света
Рассеянием света называется процесс преобразования света веществом, сопровождающее изменением направления распространения света и проявляющееся как несобственное свечение вещества. Несобственное свечение обусловлено вынужденными колебаниями электронов в атомах, молекулах или ионах рассеивающего вещества под действием падающего электромагнитного излучения. Рассеяние может возникнуть только в оптически неоднородных средах, показатель преломления которых изменяется нерегулярно от точки к точке среды (например, в мутных средах – аэрозолях, эмульсиях, коллоидных растворах и т. д.). Если расстояния между малыми по размеру неоднородностями среды значительно превышают длину волны света, то эти неоднородности ведут себя как независимые вторичные источники света. Излучаемые ими волны некогерентные между собой и при наложении не интерферируют, поэтому оптически неоднородная среда рассеивает свет по всем направлениям.
Рассеяние света в мутных средах с размерами неоднородностей не более 0,1 называется эффектом Тиндаля. Система электронов, совершающих вынужденные колебания в атомах электрически изотропной частицы малого размера, эквивалентна колебанию одного электрического диполя, который колеблется с частотой 
падающего на него света. Интенсивность излучаемого им света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны 
(закон Рэлея).
Молекулярное рассеяние света в чистых средах, не содержащих инородные примеси, обусловлено неоднородностями, которые возникают в процессе беспорядочного теплового движения частиц среды. Эти неоднородности связаны с флуктуациями плотности, а в средах с анизотропными (полярными) молекулами – с флуктуациями ориентации этих молекул (флуктуациями анизотропии). В растворах рассеяние света может происходить на флуктуациях концентрации.
5.2.2. Практическое значение явления рассеяния света
С явлением рассеяния света мы сталкиваемся очень часто, например, наблюдая за атмосферными явлениями. Учитывая закон рассеяния Релея, можно объяснить красный цвет неба на закате. Согласно этому закону, коротковолновые лучи, к которым относится синяя часть спектра видимого света, рассеиваются сильнее, чем лучи длинноволновые, т. е. красные. Если на закате в атмосфере наблюдаются неоднородности, то до наблюдателя дойдут лучи красной области спектра, т. к. синяя часть спектра рассеется по дороге. Красный цвет заката является предвестником плохой погоды. Это становится понятно, если учесть что неоднородности в атмосфере возникают и являются предвестниками именно такой погоды.
Законы рассеивания света необходимо учитывать при разработке аэрозолей, предназначенных для маскировки объектов.
5.3. Дисперсия света
5.3.1. Дисперсия света
Дисперсией света называется зависимость фазовой скорости света в среде от его частоты.
Фазовая скорость равна 
, где 
– корость света в вакууме, 
- показатель преломления среды. Существование дисперсии света в среде обусловлено зависимостью показателя преломления от частоты света и, соответственно, от длины волны света – .
Дисперсией вещества называется величина.
Зависимость показателя преломления света от длины волны легко обнаружить, например, при прохождении белого света через призму (рисунок 4.5.2). На экране наблюдения, установленном за призмой, наблюдается радужная полоска, которая называется дисперсионным спектром.
Дисперсия света является результатом взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества.
Рисунок 4.5.2. – Дисперсия белого света при прохождении через призму. |
5.3.2. Введение в классическую теорию дисперсии
Из теории Максвелла (см. раздел 3 Колебания, волны, глава 9) следует, что показатель преломления среды 
, где 
соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества. Для большинства веществ 
(немагнитные среды), и тогда 
, а 
, где 
– электрическая восприимчивость. Отсюда следует, что дисперсия света есть следствие зависимости 
и от частоты переменного электромагнитного поля света, вызывающего поляризацию среды. Под действием электрического поля падающей на вещество электромагнитной волны электроны вещества будут смещаться от положения равновесия и совершать вынужденные колебания. При рассмотрении этого процесса потерями энергии при вынужденных колебаниях в первом приближении будем пренебрегать. Если каждый атом содержит один оптический электрон, то поляризованность среды равна 
, где 
– заряд электрона, 
– концентрация атомов, х – смещение электрона из положения равновесия. С другой стороны 
, где 
– электрическая постоянная, 
– напряженность электрического поля световой волны. На оптический электрон в атомах среды действуют следующие силы: 1) возвращающая квазиупругая сила (см. раздел 3 Колебания и волны, глава 1) 
, здесь 
– масса электрона, 
– циклическая частота свободных незатухающих колебаний электрона, т. е. собственная частота; 2) вынуждающая сила 
, здесь 
– частота световой волны. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний оптического электрона имеет вид 
. Решением этого уравнения является уравнение вынужденных колебаний электрона под действием вынуждающей силы (электромагнитной волны): 
.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
Основные порталы (построено редакторами)