Оптические свойства минералов. Излучение

Хорошо известно, что при сжигании какого-либо вещества оно в определенной степени диссоциирует и затем образуются новые соединения, в том числе газообразные. При этом выделяются свет и тепло. И свет и тепло отличаются от других продуктов горения тем, что они не материальны, т. е. не являются веществами, которые можно собрать и взвесить, как это удается делать с газами, дымом и золой. Свет и тепло следует относить к лучистой энергии, или просто — к излучению.

Излучение такого рода может перемещаться через пустое пространство, о чем свидетельствуют свет и тепло, поступающие к нам от Солнца, а также доходящие до нас радиоволны, испускаемые звездами в самых отдаленных уголках Вселенной. Это излучение описывается уравнениями, выведенными Дж. К. Максвеллом в 1865 г.,¹ как электромагнитное возмущение, возникающее в форме импульсов, у которых электрические векторы расположены под прямым углом к направлению распространения и связаны с магнитными векторами, которые также находятся под прямым углом к тому же направлению, но одновременно перпендикулярны к электрическим векторам. Одно из следствий уравнения Максвелла говорит о том, что скорость распространения всех возмущений подобного рода в вакууме должна быть одинакова.

Следовательно, все электромагнитные излучения в вакууме однотипны. Но когда на их пути встречается какое-либо вещество, т.е. элементарные частицы химических элементов, содержащаяся в них энергия вступает с этим веществом во взаимодействие. В зависимости от характера этого взаимодействия излучение можно разделить на различные виды. Выделение отдельных видов электромагнитного излучения является достаточно произвольным и производится только ради удобства, так как каждый вид непрерывно и постепенно переходит в соседний. В совокупности вся область различных видов излучения называется спектром электромагнитного излучения (рис. 7.1).

Для описания взаимодействия электромагнитного излучения с веществом наиболее целесообразно применить аналогию с волновым движением. Колебательное энергетическое поле продвигается вперед импульсами наподобие ряда волн, которые разбегаются в разные стороны от брошенного в воду камня. Наблюдая за поплавком, можно видеть, что в этом случае вода не перемещается в стороны от центра при прохождении череды волн. Частицы воды просто поднимаются и опускаются в соответствии с вызванным возмущением, до тех пор пока начальная энергия не исчерпается за счет работы, затраченной на преодоление силы тяжести и внутреннего трения.

В этой главе аналогия с волнами используется для описания поведения света, как это было в гл. 4 при рассмотрении взаимодействия рентгеновских лучей с кристаллами. Дадим некоторые определения, необходимые для дальнейшего изложения.

На рис. 7.2 показана волна в разрезе в координатах пройденного ею пути d и времени t. Из рисунка видно, что подразумевается под длиной волны X, ее периодом T и амплитудой а.

Скорость распространения волны определяется расстоянием, пройденным ею в единицу времени:

V = d/t.

Частота v представляет собой число полных колебаний, которые в единицу времени совершает частица¹, обеспечивающая волновое движение Если одно колебание совершается за период Т, то v = 1/Т.

Частота — фундаментальное свойство электромагнитных возмущений, которое не изменяется при их взаимодействии с веществом. Она связана с l и V уравнением

vl = V

В вакууме, где скорость всех видов электромагнитного излучения одинакова, частота и длина волны изменяются совместно. Это положение сохраняется при прохождении излучения через любую другую однородную среду. Но поскольку в разных средах скорость различна, из последнего соотношения следует, что при переходе из одной среды в другую изменяется и связанная со скоростью длина волны. Для двух сред (1 и 2) имеем

V₁/V₂ = l_{1 \}/1₂.

Если говорить о свете, то восприятие цвета сетчаткой глаза обусловлено излучением, проходящим через стекловидное тело глаза. В силу того что при данной частоте свет всегда будет иметь скорость и длину волны, соответствующие среде распространения, мы можем связывать цвет с

Дата добавления: 2015-06-04