Дисперсия света. Электронная теория дисперсии света. Нормальная и аномальная дисперсия. Линии поглощения. Закон Бугера.

Дисперсией света называется зависимость показателя преломления вещества от частоты (длины волны) света:

Электронная теория дисперсии света:Дисперсия света – результат взаимодействия световой волны с атомами вещества.

Лоренц Хендрик

Приходящая волна приводит электроны атомов вещества в вынужденные колебания.

Вторичные волны, излучаемые электронами, отличаются по фазе от приходящей волны, и, складываясь с нею, создают волну, распространяющуюся в среде.

Амплитуда вторичной волны зависит от соотношения между частотой приходящей волны и собственной частотой колебания электронов.

В оптической области спектра ,

и, учитывая только электронную поляризацию диэлектрика под действием вынужденных колебаний электронов, Лоренц получил формулу:

где – концентрация атомов в диэлектрике; и – масса и заряд электрона.

Особенно значительной становится амплитуда вынужденных колебаний электронов при

В этом случае происходит резонансное поглощение энергии и излучения соответствующих частот из спектра падающего излучения «выпадают» (поглощаются).

В этой области частот и наблюдается аномальная дисперсия.

Обычно для диспергирующих (Д< 0) сред в области слабого поглощения (прозрачности) значения n уменьшаются с ростом длины волны (рис.2).Этой зависимости, называемой нормальным законом дисперсии (нормальной дисперсией), соответствует Д > 0 . Однако в области сильного поглощения обнаруживается обратный ход зависимости n от (рис.3). Это явление называют аномальной дисперсией и ему соответствует Д >0 .

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА - уменьшение интенсивности оптич. излучения при прохождении через к--л. среду за счёт взаимодействия с ней, в результате к-рого световая энергия переходит в др. виды энергии или в оптич. излучение др. спектрального состава. Осн. законом П. с., связывающим интенсивность I пучка света, прошедшего слой поглощающей среды толщиной l с интенсивностью падающего пучка I0, является закон Бугера Не зависящий от интенсивности света коэф. наз. показателем поглощения, причём как правило, различен для разных длин волн

Тепловое излучение и его характеристики. Чёрное тело. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, смещения Вина. Гипотеза и формула Планка. Оптическая пирометрия. Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна. Масса и импульс фотона.

Теплово́еизлуче́ние или лучеиспускание — передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счёт их тепловой энергии.Тела, нагретые до достаточно высоких температур, светятся. Свечение тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым (температурным) излучением.Тепловое излучение, являясь самым распространенным в природе, совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества (т. е. за счет его внутренней энергии) и свойственно всем телам при температуре выше 0 К. Тепловое излучение характеризуется сплошным спектром, положение максимума которого зависит от температуры При высоких температурах излучаются короткие (видимые и ультрафиолетовые) электромагнитные волны, при низких — преимущественно длинные (инфракрасные).

Тело, способное поглощать полностью при любой температуре все падающее на него излучение любой частоты, называется черным. Следовательно, спектральная поглощательная способность черного тела для всех частот и температур тождественно равна единице (Ачv,T = 1).

Согласно закону Стефана - Больцмана, т.е. энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры; s — постоянная Стефана — Больцмана: ее экспериментальное значение равно 5,67×10–8 Вт/(м2 ×

опираясь на законы термо- и электродинамики, установил зависимость длины волны lmax, соответствующей максимуму функции rl,T, от температуры Т. Согласно закону смещения Вина, т. е. длина волны lmax, соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости rl,T черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре, b — постоянная Вина; ее экспериментальное значение равно 2,9×10–3 м×К.

видформулы Планка: Гипо́тезаПла́нка — гипотеза, выдвинутая 14 декабря 1900 года Максом Планком и заключающаяся в том, что при тепловом излучении энергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями). Каждая такая порция-квант имеет энергию , пропорциональную частоте ν излучения: где h или — коэффициент пропорциональности, названный впоследствии постоянной Планка. На основе этой гипотезы он предложил теоретический вывод соотношения между температурой тела и испускаемым этим телом излучением — формулу Планка.

ПИРОМЕТРИЯ ОПТИЧЕСКАЯ (от греч. руr - огонь и metreo - измеряю) - совокупность оптических (бесконтактных) методов измерения темп-ры.Методами П. о. в промышл. и лаб. условиях определяют темп-р у в печах и др. нагреват. установках, темп-рурасплавл. металлов и изделий из них (проката и т. п.), темп-рупламён, нагретых газов, плазмы. Осн. условие применимости методов П. о. - излучение тела должно быть тепловым, т. е. подчиняться Кирхгофа закону излучения.

В современном виде законы внешнего фотоэффекта формулируются следующим образом:

I. При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света(сила тока насыщения пропорциональна энергетической освещенности Ee катода).

II. Максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой ν.

III. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.Фотоэффе́кт— это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

согласно гипотезе световых квантов Эйнштейна, свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), названными фотонами. Энергия фотона e0=hn. Его масса находится из закона взаимосвязи массы и энергии

Импульс фотонарg получим, если в общей формуле (40.7) теории относительности положим массу покоя фотона :

— уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.