Вопрос 42. Нормальная и аномальная дисперсия света. Ход лучей в призме. Дисперсионный спектр

Дисперсия света – это явление зависимости показателя преломления вещества от длины волны проходящего через него света.

Для нормальной дисперсии характерно, что волны с бόльшей длиной отклоняются слабее волн, по длине более коротких – напр-р, лучи преимущественно синие преломляются сильнее лучей жёлтого цвета, т.е. выполнимо соотношение  или для частот д-но выполняться Cреди природных явлений, объясняемых нормальной дисперсией, обычно называют радугу.

У большинства прозрачных диэлектриков в видимой области спектра показатель преломления уменьшается с ростом длины волны λ. 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 ¾

Из призмы лучи, соответствующие разным длинам волн (частотам световых колебаний), выходят под разным углом и создают на экране спектральную развертку – известное чередование окрашенных полос. Порядок цветов в непрерывной спектральной развёртке (если на входе - обычный белый свет) всегда один и тот же: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, фиолетовый

Распределение интенсивности излучения по частотам колебаний (длинам волн) называют спектром этого излучения. Вследствие дисперсии узкий пучок белого света, проходя сквозь призму из стекла или другого прозрачного вещества, разлагается в дисперсионный спектр, содержащий семь основных цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый), плавно переходящих друг в друга. Такой спектр называют сплошным, или непрерывным.

Вопрос 43.  Рассеяние света.Закон Рэлея.

РЭЛЕЯ ЗАКОН - рассеяния света: интенсивность упруго рассеянного света пропорциональна -4 (l - длина световой волны) - благодаря чему голубые и фиолетовые лучи рассеиваются сильнее, нежели красные. Этим объясняется голубой цвет неба. Установлен Дж. У. Рэлеем в 1871.

Рэлеевское рассеяние — когерентное рассеяние света без изменения длины волны (называемое также упругим рассеянием) на частицах, неоднородностях или других объектах, когда частота рассеиваемого света существенно меньше собственной частоты рассеивающего объекта или системы. Эквивалентная формулировка: рассеяние света на объектах, размеры которых меньше его длины волны. Названо в честь британского физика лорда Рэлея, установившего зависимость интенсивности рассеяного света от длины волны в 1871 году.[1] В широком смысле так же применяется при описании рассеяния в волновых процессах различной природы.

Рассеяние света, изменение характеристик потока оптического излучения (света) при его взаимодействии с веществом. Этими характеристиками могут быть пространственное распределение интенсивности, частотный спектр, поляризация света. Часто Р. с. называется только обусловленное пространственной неоднородностью среды изменение направления распространения света, воспринимаемое как несобственное свечение среды.

Вопрос 44. Излучение абсолютно черного тела. Гипотеза и формула Планка.

Абсолютно чёрное тело — физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.

Ø   Теоретич. объяснение законов спектра свечения нагретых тел было дано на основе формулы Планка. При выводе формулы М.Планку пришлось, однако, игнорировать общепринятое в то время классич. предположение о том, что энергия  приходящаяся на одну степень свободы поля, то есть на каждый возможный стационарный тип колебаний поля в полости АЧТ (моду излучения) зависит от температуры стенок полости (~  Эта энергия (энергия светового кванта) оказалась пропорц-ной только частоте данного колебания  в этом и состояла гипотеза Планка. В виде таких квантов и должны запасать и испускать энергию ЭМП элементарные излучатели - атомы, из к-рых состоит вещество стенок полости. Действит-но, температура в среде не оказывает влияния на положение атомов в системе энергетических уровней. Формулой устанавливалась такая зависимость ( согласующаяся с результатами практических измерений спектров АЧТ, рис .1):

 или на частотной шкале:

Ø Формулой Планка заложены основы квантового описания процессов взаимодействия света с веществом. При этом в физику была введена новая фундаментальная константа h = 6.626·10^-34 Дж · с (постоянная Планка или квант действия), а также представления о квантовых переходах между дискретными энергетическими уровнями энергии, на которых могут находиться электроны в атомных системах. В результате переходов изменяется энергия атомной системы, «дефект» же (разность) энергий испускается в виде кванта. Световые потоки, испускаемые средой как ансамблем атомных систем, состоят из квантов и формируют регистрируемое приборами или зрением наблюдателя излучение. Для описания этих переходов Эйнштейн ввел в употребление коэффициенты, носящие его имя, описывающие вероятности переходов между уровнями.