Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Дисперсия света

В середине 19 в. было установлено, что у ряда веществ в некоторой области спектра наблюдается аномальная зависимость показателя преломления от длины волны. У большинства прозрачных диэлектриков в видимой области спектра показатель преломления уменьшается с ростом длины волны. А, например, при прохождении света через полую призму, заполненную парами иода синие лучи, преломляются под меньшим углом, чем красные. Это явление назвали аномальной дисперсией; при аномальной дисперсии dn/dl > 0.

Рис. 23.1. Зависимость показателя преломления от длины волны для двух красителей. Зависимости демонстрируют существование аномальной дисперсии вблизи из спектральных полос поглощения.

Долгие годы после Ньютона дисперсия света не находила объяснения, пока Максвелл не установил связь между показателем преломления и диэлектрической проницаемостью среды: . Впрочем, и эта формула никак не объясняет дисперсии. Однако она позволяет связать показатель преломления с вектором поляризации Р вещества.

Максвелл предположил, что атомы среды – невзаимодействующие электрические диполи. Под действием электромагнитного поля заряды диполей совершают вынужденные колебания. Тем самым в среде, наряду с падающей возбуждается волна поляризации P. D = e Е = E + 4p P. Если электрические диполи среды имеют собственную резонансную частоту колебаний w0, то диэлектрическая проницаемость среды становится зависящей от частоты падающей волны w:

. (23.1)

В этой формуле N число атомов в единице объема среды.

Рис.23.2. График зависимости (23.1).

 

При переходе через точку резонанса w = w0 функция (23.1) имеет разрыв. Для частот превышающих резонансную частоту показатель преломления оказывается мнимым числом. В действительности формула (23.1) описывает случай нормальной дисперсии, который реализуется вдали от линии поглощения.

Аномальная дисперсия возникает при учете поглощения:

 

. (23.2)

В приведенной формуле g и k показатели затухания колебаний диполей и показатель поглощения вещества.

Рис.23.3. Типичный вид зависимости (23.2).

 

На рис. 23.3 видно, что аномальная дисперсия возникает в области полосы поглощения вещества. Для частот, превышающих частоты резонансного поглощения фазовая скорость света в веществе оказывается больше скорости света в вакууме. Эта особенность поляризации вещества экспериментально подтверждается наблюдениями преломления рентгеновских лучей. Как известно рентгеновские лучи испытывают полное отражение при падении из воздуха на границу среды.

Точные измерения аномальной дисперсии были проведены Д.С.Рождественским (1912). В своих экспериментах он скрестил спектрограф с интерферометром. Интерферометр устанавливается так, что он дает горизонтальные интерференционные полосы, а щель спектрографа расположена вертикально.

Рис. 23.4. Аномальная дисперсия для спектрального дублета паров натрия. Интерференционная полоса вычерчивает в определенном масштабе зависимость n(l).

 

 

Радуга – великолепное природное явление, вдохновлявшее многих поэтов. Радуга всегда образуется игрой света на каплях дождя, обычно это дождевые капли, изредка – мелкие капли тумана.

Рис. 23.5. Относительное положение радуги, Солнца и наблюдателя.

 

Радуга представляет собой часть окружности. Центр этой окружности лежит под горизонтом. Чем ниже Солнце, тем выше сама радуга. Если Высота Солнца выше 42° радуга исчезает под горизонтом. Поэтому летом около полудня в наших широтах радуга не наблюдается; ее можно видеть только утром или вечером.

Семь цветов радуги существуют лишь в воображении, точно так же как в случае ньютонова спектра. Порядок цветов всегда один и тот же: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, фиолетовый.

 

Рис.23.6. Преломление световых лучей в капле воды.

Угол наименьшего отклонения лучей в капле воды равен 138°. С оптической осью он образует угол 180° – 138° = 42°.

В разных каплях выходящие лучи в зависимости от места попадания падаю-щего луча имеют разные направления, но только лучи имеющие минимальное откло-нение параллельны друг другу. Поэтому они достигают глаза наблюдателя с наи-большей интенсивностью.

 

Рис.23.7 Rainbow.Вторичная радуга с обращенным порядком цветов еле видна.

Рис. 23.7. Случай двойного отражения луча в капле.

 

Двойное отражение образует вторую радугу.

Вторая радуга менее интенсивна, чем первая, а порядок цветов в ней обратный.

 

Рис. 23.8. Солнечный свет, попадающий на множество дождевых капель создает первую и вторую радуги.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Распространение света в поглощающей среде. Комплексный показатель преломления | Рассеяние света
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-13; Просмотров: 927; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.