2020-05-25
151
Экспериментально было установлено, что свет, проходя через вещество, поглощается. Особенно сильное поглощение наблюдается для тех длин волн, частоты которых совпадают с собственными частотами для данного вещества. Интенсивность света изменяется по закону:
(26)
где 
– коэффициент поглощения, I0 – интенсивность падающего света, 
- толщина поглощающего слоя.
Знак минус показывает, что 
и имеют противоположные знаки, т.е. с ростом толщины поглощающего слоя интенсивность прошедшего света падает.
(27)
(28)
(29)
Выражение (29) представляет собой закон Бугера.
Если то
Коэффициент поглощения есть величина обратная величине пути в данном веществе, проходя который, свет уменьшает свою интенсивность в е раз.
Если растворить поглощающие свет вещество в растворителе, который не поглощает данный цвет, то коэффициент поглощения раствора будет прямо пропорционален длине поглощающего вещества, т.е.
(30)
Для разряженных газов спектр поглощения является линейчатым. Для газа в молекулярном состоянии спектр поглощения является полосатым. Для твердых диэлектриков спектр поглощения сплошной в определенном интервале частот. Все другие частоты диэлектрик будет пропускать.
ГЛАВА 2. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Определение дисперсии стеклянной призмы с помощью гониометра
Цель работы: изучить устройство гониометра и определить с его помощью дисперсию стеклянной призмы.
Оборудование: гониометр, стеклянная призма.
Дисперсия света
Явления, обусловленные зависимостью показателя преломления от длины световой волны, называются дисперсией света.
А.Л. Коши получил формулу, выражающую зависимость показателя преломления от длины волны:
, (1)
где 
– длина световой волны в вакууме; 
, 
, 
– постоянные, значения которых для каждого вещества определяются эмпирически. В большинстве случаев можно ограничиться двумя первыми членами формулы (1).
Дисперсией вещества называется производная 
. Для характеристики дисперсии вещества используется средняя дисперсия 
и коэффициент дисперсии 
(число Аббе):
, (2)
, (3)
где 
, 
и 
– показатели преломления для 
=5893Å (среднее значение длин волн желтого дублета натрия); 
=4861Å (голубая линия водорода); 
=6563Å (красная линия водорода) соответственно.
Показатель преломления стеклянной призмы для некоторой длины волны можно вычислить, если известны преломляющий угол призмы и угол минимального отклонения призмой пучка света данной длины волны.
Преломляющим углом 
называется угол между преломляющими гранями призмы (рис.1). Линия пересечения преломляющих граней называется преломляющим ребром, а плоскость перпендикулярная преломляющему углу, – главным сечением призмы. Если падающий луч лежит в главном сечении, вышедший из призмы луч также будет находиться в главном сечении. Угол 
между направлениями падающего и вышедшего лучей называется углом отклонения.
Рис.1. Ход лучей в призме
Докажем, что угол отклонения 
пучка света призмой будет минимальным тогда, когда пучок внутри призмы параллелен ее основанию.
Из рис. 1а видно, что
(4)
(5)
Объединив эти выражения, получаем:
(6)
Обозначим показатель преломления материала призмы через 
, а окружающей призму среды – через 
. Согласно закону преломления, имеем:
(7)
(8)
Откуда
(9)
(10)
Подставив эти значения углов 
и 
в формулу (6), получим угол отклонения луча, лежащего в главном сечении, как функцию угла 
:
(11)
Угол отклонения будет минимальным при выполнении условия:
(12)
Легко видеть, что это условие выполняется в двух случаях:
1) 
2) 
Поскольку 
, физический смысл имеет лишь первое решение, согласно которому 
т.е. 
.
Отсюда вытекает, что угол отклонения минимален при симметричном относительно граней ходе лучей в призме (рис. 1б). В этом случае выражение (6) имеет вид:
(13)
Из этого соотношения легко найти относительный показатель преломления призмы:
(14)
Таким образом, показатель преломления призмы относительно показателя преломления окружающей ее среды может быть определен путем измерения углов и 
.
