Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Дисперсия света

Дисперсия света (далее Д) зависимость показателя преломления n вещества от частоты n (длины волны l) света или зависимость фазовой скорости световых волн от частоты. Следствие Д - разложение в спектр пучка белого света при прохождении сквозь призму (см. Спектры оптические). Изучение этого спектра привело И. Ньютона (1672) к открытию Д Для веществ, прозрачных в данной области спектра, n увеличивается с увеличением n (уменьшением l), чему и соответствует распределение цветов в спектре; такая зависимость n от l называется нормальной Д

  Вблизи полос поглощения вещества ход изменения n с длиной волны значительно сложнее. Так, для тонкой призмы из красителя цианина (рис. 1) в области поглощения красные лучи преломляются сильнее фиолетовых, а наименее преломляемым будет зеленый, затем синий (так называемая аномальная Д). У всякого вещества имеются свои полосы поглощения, и общий ход показателя преломления обусловлен распределением этих полос по спектру. На рис. 2 показан вид интерференционных полос в области аномальной дисперсии паров
  Преломление света в веществе возникает вследствие изменения фазовой скорости света; показатель преломления n = c0/c, где c0 - скорость света в вакууме, с - фазовая скорость его в данной среде. По электромагнитной теории света

 

где e - диэлектрическая проницаемость, m - проницаемость. В оптической области спектра для всех веществ m очень близко к 1. Поэтому

 

и Д объясняется зависимостью e от частоты. Эта зависимость связана с взаимодействием электромагнитного поля световой волны с и молекулами, приводящим к поглощению; показатель преломления при этом становится комплексной величиной

 

где c характеризует поглощение. В видимой и ультрафиолетовой областях спектра основное значение имеют колебания электронов, а в инфракрасной - колебания ионов.

  Согласно классическим представлениям, под действием электрического поля световой волны электроны или молекул совершают вынужденные колебания с частотой, равной частоте приходящей волны. При приближении частоты световой волны к частоте собственных колебаний электронов возникает явление резонанса, обусловливающее зависимость e от частоты, а также поглощение света. Эта теория хорошо объясняет связь Д с полосами поглощения. Для того чтобы получить количественное совпадение с опытом, в классической теории приходилось вводить для каждой линии поглощения некоторые эмпирические константы ("силы осцилляторов"). Согласно электронной теории, справедливы приближенные формулы:

 

где - число частиц в единице объема, е и m - заряд и масса электрона, g - коэффициент затухания. На рис. 3 приведены графики зависимости n и c от n/n0.

  Квантовая теория подтвердила качественные результаты классической теории и, кроме того, дала возможность связать эти константы с другими характеристиками электронных оболочек (их волновыми функциями в разных энергетических состояниях). Квантовая теория объяснила также особенности Д, наблюдающиеся в тех случаях, когда имеется значительное число в возбужденных состояниях (так называемая отрицательная Д).

  Д в прозрачных материалах, применяемых в оптических приборах, имеет большое значение при расчете спектральных приборов в целях получения хороших спектров, при расчете ахроматических линз или призм, для уничтожения Д, вызывающей хроматическую аберрацию, и др.

  Вращательная дисперсия - изменение угла вращения плоскости поляризации j в зависимости от длины волны l. В прозрачных веществах угол j обычно возрастает с уменьшением l, причем для некоторых сред приближенно выполняется закон Био: j = К/l2 (К - постоянная для данного вещества). Вращательная Д такого типа называется нормальной. В области поглощения света ход вращательной Д значительно сложнее, причем угол j может достигать огромных величин (аномальная вращательная дисперсия). См. Вращение плоскости поляризации.

  Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М. - Л., 1959.

  М. Д. Галанин.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 28.09.2022 21:58:20