Отражение света - Кизель В.А.
Скачать (прямая ссылка):
') Здесь и ниже имеются в виду, конечно, специфические явления вблизи резонансов, а не универсальные взаимодействия типа Ван дер Ваальса, о которых говорилось в конце §, 11.
134 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТЕОРИЯ ОТРАЖЕНИЯ GBETA [ГЛ. 3
[56]). Могут возникать также и экситонные эффекты (см. гл. 4) и т. д.
Взаимодействие между поглощающими частицами может осуществляться не только непосредственно, но и через промежуточные нерезонирующие частицы (виртуальные экситоны [58]) и через фононное поле [60, 61].
Все эти процессы существенно зависят от наличия трансляционной симметрии. Кроме того, они в принципе, сильно зависят и от величины рассматриваемого объема. Так, для упомянутых коллективных колебаний эффект может иметь место лишь в малых объемах, и<СА,3; в бесконечной же, идеально изотропной среде радиационное затухание, как уже упоминалось ранее, компенсируется. Применительно к отражению эти эффекты могут возникать лишь при условии, что толщина участвующего в отражении слоя много меньше глубины проникновения, а это трудно реализуется.
Все эти процессы весьма сложно и по-разному зависят от расстояния, поэтому для их выяснения наиболее удобно проследить ход отражения при изменении расстояния между частицами, например, при увеличении давления отражающих паров или концентрации примесных центров в прозрачной матрице или прозрачном растворителе. Таким образом, весьма большой интерес представляет изучение концентрационных зависимостей отражения.
В качестве одного из примеров приведем описание опытов, позволяющих подойти с новой стороны к процессу отражения: проследить процесс "формирования отражающей поверхности".
Отсылая за подробностями к работам [62-64], изложим схему опыта (рис. 47).
В кювету помещено некоторое количество щелочного металла или ртути; нагреванием постепенно повышается упругость паров. При малых давлениях происходит очень слабое и малоселективное отражение от поверхности раздела стекло - вакуум. Пучок проникает на большую глубину и вызывает на пути люминесценцию паров (первые подобные опыты были поставлены еще Вудом).
По мере возрастания концентрации глубина проникновения падает, а люминесценция слабеет вследствие
§ 15] РАЗМЕРЫ ОБЛАСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ОТРАЖЕННОГО ПУЧКА JQ5
концентрационного тушения; интенсивность отраженного света растет, появляется отражение от поверхности раздела стекло - пары, чтобы при глубине проникновения ~ 1-2Х стать полностью "металлическим" (со всеми его признаками - эллиптичность и т. п.). Вместе с
Рис. 47. Схема опыта по отражению света от границы пара или
раствора.
тем отражение селективное ("металлическое") только в линиях и вблизи них (рис. 48А и Б, 49); в промежутках происходит лишь относительно слабое "френелев-ское" неселективное отражение. При этом даже в максимуме полосы отражения последнее составляет лишь долю (проценты) отражения от поверхности, например, жидкой ртути (уже неселективного в широких пределах). Это естественно, ибо структура поверхности совершенно иная, иная и доля энергии, уходящей в тепло.
С квантовомеханической точки зрения в парах происходит переход от некогерентных однофотонных процессов- поглощения с последующим (спустя промежуток времени порядка 10~8се/с) испусканием - к двухфотонному когерентному резонансному рассеянию. Последний процесс - 2-го порядка, малозаметный при малых плотностях паров, - начинает играть большую роль при увеличении плотности, ибо первый процесс исчезает за счет концентрационного тушения и безызлучательных переходов. (Если он не исчезает, то превращается в когерентную резонансную флуоресценцию [021, 65].) Вдобавок повышение давления сокращает длину пробега и допплеровское смещение (что повышает степень когерентности отдельных излучателей).
П
Источник
И
236 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТЕОРИЯ ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА [ГЛ. 3
Я %
а.)
ЯЛ
Рис. 48А. Изменения контура линии отражения паров Hg с давлением (мм рт. ст.) (а, б).
§ 15] РАЗМЕРЫ ОБЛАСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ОТРАЖЕННОГО ПУЧКА]37
Подобные же исследования проведены в работах [62] для растворов красителей; интерпретация их в общих чертах та же, она проведена, в частности, в работах Давыдова [66]. В результате анализа было, например, выяснено, что тушение люминесценции наступает
Рис. 48Б. Аппроксимация этих контуров линией отражения "паров классических дипольных осцилляторов" (пунктир) [63].
О
при межмолекулярных расстояниях ~50-150 А (газокинетический диаметр молекул ~5А), заметное селективное правильное отражение - при существенно меньших расстояниях и, наконец, взаимодействие, меняющее силы осцилляторов поглощения, - при еще меньших
О
расстояниях (~10-30 А).
§ 16] ВРЕМЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ПОЛЯ ПРИ ОТРАЖЕНИИ Ц59
В работах [63-64] высказано предположение о наличии когерентной резонансной флуоресценции ') и особом механизме затухания. На рис. 48 и 49 показано изменение формы линии отражения - и, следовательно, линии поглощения и характера дисперсии ¦- при сближении частиц (для атомов Hg, Na, К). Очевидно, при этом меняются и глубина проникновения и длина когерентности, причем по-разному для разных значений к.
