Дисперсия и поглощение света. Закон Бугера

I. Введение

Цикл жизнедеятельности гладулоцитов.

Стадии:

1. Накопление гландулоцитами веществ необходимых для выработки секрета.

2. Выработка секрета.

3. Хранение и (или) выведение секрета.

4. Восстановление гландулоцитов, если это необходимо.

· Мерокриновые – не будет восстановления

· Апокриновые – внутриклеточное восстановление

· Голокриновые – клеточное восстановление (регенерация)

Дисперсией света. называются явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества от частоты (или длины) электромагнитной волны. Такая зависимость характеризуется функцией

n = f(l₀), (6.1)

где l₀ - длина волны в вакууме.

Для всех прозрачных бесцветных веществ функция (1) в видимой части спектра описывается кривой, представленной на рисунке 6.1.

Дисперсией вещества называется величина . Как видно на рис.1, с уменьшением l₀ величина увеличивается по модулю(растёт). Такой характер дисперсии называют нормальным. В большинстве случаев зависимость n(l₀) в области нормальной дисперсии может быть представлена приближенно формулой

(6.2)

где a, b – постоянные, значения которых для каждого вещества определяются экспериментально. В этом случае дисперсия вещества зависит от l₀ в соответствии с выражением

(6.3)

аномальная дисперсия

Если вещество поглощает часть излучения, то в области поглощения и вблизи нее дисперсия обнаруживает аномалию (рис.2) в том, что короткие волны преломляются меньше, чем длинные. Такой ход зависимости n от l называется аномальной дисперсией.

Явление дисперсии может быть объяснено на основе электромагнитной теории и электронной теории вещества. Из электромагнитной теории Максвелла следует, что абсолютный показатель преломления в области оптического спектра среды (m» 1) определяется формулой

(6.4)

где e - диэлектрическая проницаемость среды.

При прохождении через вещество электромагнитной волны каждый электрон оказывается под действием электрической силы, изменяющейся по закону:

(6.5)

E - напряжение электромагнитного поля.

Уравнение вынужденных колебаний электрона без учета силы сопротивления, обусловливающей поглощение энергии или падающей волны,

(6.6)

Решение ищем в виде

(6.7)

где - частота внешнего поля, - собственная частота колебания электрона, m-масса электрона.

(показать самостоятельно) (6.8)

Диэлектрическая проницаемость среды равна

(6.9)

-диэлектрическая восприимчивость.

Р – мгновенное значение поляризованности.

(6.10)

-диэлектрическая постоянная

-концентрация атомов в диэлектрике.

Подставим (6.7) и (6.8) в (6.10), получим:

(6.11)

Если в веществе имеются различные заряды ,совершающие вынужденные колебания с различными собственными частотами , то

(6.12)

Из выражений (6.11) и (6.12) вытекает, что показатель преломления n зависит от частоты внешнего поля. Таким образом экспериментально полученная зависимость (6.1) подтверждена, исходя из электронной теории.

При прохождении электромагнитной волны через вещество часть энергии волны затрачивается на возбуждение колебаний электронов. Частично эта энергия возвращается излучению в виде энергии вторичных волн, возбуждаемых электронами; частично же она переходит во внутреннюю энергию вещества. Таким образом, интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается, то есть свет поглощается в веществе.

Опыт показывает, что изменение интенсивности света dI на пути dl пропорционально величине этого пути и самой интенсивности:

(6.13)

В этом выражении c - постоянная, зависящая от свойств поглощающего вещества и называемая коэффициентом поглощения. Знак минус учитывает, что интенсивность света уменьшается.

Пусть на входе в поглощающий слой интенсивность света равна I ₀. Найдем интенсивность I света, прошедшего слой вещества толщины l. Для этого разделим переменные в выражении (6.13) и проинтегрируем:

В результате получим

I=I₀ e^-cl. (6.14)

Соотношение (11) носит название закона Бугера. При интенсивность I оказывается в e раз меньше, чем I₀. Таким образом, коэффициент поглощения обратно пропорционален толщине слоя, при прохождении которого интенсивность света убывает в e раз.

Дата добавления: 2014-01-20