Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
а при 1
где е — относительная диэлектрическая проницаемость;
ц — относительная магнитная проницаемость.
Для ряда газообразных и жидких диэлектриков результаты расчета п с помощью этого уравнения хорошо совпадают с экспериментальными данными.
Для металлов связь их оптических постоянных с электрическими характеристиками задается уравнениями
и
п\ = 2тоз*/(й,
где о* —- удельная проводимость металла; со — круговая частота потока излучения.
Результаты расчетов по этим уравнениям достаточно хорошо согласуются с данными эксперимента в инфракрасной области спектра, где для оптических свойств металла главную роль играют свободные электроны
В видимой и ультрафиолетовой областях спектра оптические свойства вещества в сильной степени зависят от связанных электронов. Значительно более явно выраженной становится зависимость я от длины волны потока излучения; выводы электромагнитной теории, приписывающие величине п некоторое квазипостоянное значение, характерное для данного вещества, расходятся с действительностью.
В этом случае уравнения, учитывающие длину волны (частоту) излучения, его затухание в веществе, действие окружающих молекул на смещение электрона под воздействием внешнего поля, влияние свободных и связанных электронов, выводятся из теории дисперсии и имеют вид:
для диэлектриков
е 1
п2 = 1 4- 4п — N-
К-ю2)2
для металлов
^2(I-X2)=I -^ 4TiNhf?
т со2 + (g0/m)2
2 rfiL-
! « (о>1-с?У + (JTftM)W 4 -KNe2 gel171
т ЮГ®2+ (go Imf] +
А-к Nhe? «(gft/w)
Зная и и а*, можно определить глубину проникновения б излучения в металлическую среду (так называемую толщину скин-слоя при нормальном скин-эффекте), пользуясь уравнением
IV-
2-Kwa*
Величина 5 измеряется в единицах длины.
Расчет показателя преломления п для любой длины волны в пределах определенного интервала длин волн производится по дисперсионным формулам; эти формулы для различных классов материалов имеют схожее построение, но различаются обычно коэффициентами формулы дисперсии. Так, расчет п для воздуха в интервале длин волн в вакууме X=0,2-^-50 мкм выполняется по формуле дисперсии
п = 1 +64,с
29498,1-10-6 255,4-Ю-« + 146 — IO6X-2 41 — IO6X-2
jT m К"«»2) + (SkIm)W
Здесь ы — круговая частота внешнего электромагнитного поля, определяемая длиной волны падающего потока излучения; ш0 — круговая частота собственных колебаний свободных электронов атомов вещества, зависящая от их природы; IOk — круговая частота собственных колебаний электронов поляризуемости; е, m — заряд и масса электрона соответственно; N, Nh — число атомов в единице объема, испытывающих поляризацию среды, соответствующее различным собственным частотам и*; go, git ¦— коэффициенты сопротивления среды для частот, близких к «о и ю* соответственно.
расчет п в интервале длин волн 0,365—1,0139 мкм для оптического бесцветного стекла производится по формуле дисперсии
H2 = A1 + A2 X2 + A3 X-2 + A4 k-1 + A5 X-" + Ae Ir*,
где Ai, ..., Ae — коэффициенты формулы дисперсии, зависящие от марки стекла.
Средней дисперсией п — п называют разность показателей преломления волн длиной Xi и X2.
Основной средней дисперсией пг'—пс' называют разность показателей преломления для длин волн F' и С' (спектральные линии Фраунгофера 479,99 и 643,85 нм соответственно).
Коэффициентом дисперсии V3 называют отношение вида
v3 = (яз — l)/(ni — гаг)?
где Я|, п2, «з — показатели преломления, соответствующие длинам волн Xi, X2 X3-
Основным коэффициентом дисперсии V0CH называют отношение
•"оси = («ОСН — 1) / (Пр, — пс,).
Величины V3 и Voch — безразмерные
Термооптической постоянной Роен, К-1» называют изменение основного показателя преломления при повышении температуры вещества на 1 К; ?oen определяется выражением
Роен = Аяосн/АГ,
где АЯосн — изменение основного показателя преломления; AT — изменение температуры, К.
Коротковолновой границей пропускания Xmin называют длину волны со стороны более коротких волн, при которой спектральный коэффициент внутреннего пропускания для толщины вещества 10 мм не ниже 0,50. Аналогично определяется длинноволновая граница пропускания Xmax, но для длинноволновой части спектра. XmiII и Xrnax ИЗМерЯЮТ В еДИНИЦаХ ДЛИНЫ.
Коэффициент пропускания г представляет собой отношение потока излучения, прошедшего сквозь тело, к потоку излучения, упавшему на него.
Коэффициентом внутреннего пропускания х* называют отношение потока излучения, прошедшего к выходной поверхности среды, к потоку излучения, вошедшего в среду.
Коэффициентом отражения называют отношение потока излучения, отраженного данным телом, к потоку излучения, упавшего на него.
767 Характер отражения света поверхностью данного вещества зависит от качества ее обработки. В общем случае отражение имеет характер направленно-рассеянного отражения, когда максимум силы отраженного света совпадает с направлением, соответствующим закону отражения. В зависимости от того, какая из составляющих отраженного потока (зеркальная или диффузная) превалирует, отражение рассматривается как зеркальное (коэффициент зеркального отражения р) или как диффузное (коэффициент диффузионного отражения Рдиф). Поверхности, для которых в отраженном потоке излучения преобладает диффузная составляющая, в той или иной степени приближаются к поверхностям, яркость которых не зависит от направления, а сила света убывает пропорционально косинусу угла между нормалью к поверхности н рассматриваемым направлением (равиояркостные, или ламбертовские поверхности).
