Отражение света - Кизель В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Ряд приближенных формул для металлических тонких слоев, приведен и подробно проанализирован теоретически в работах [103, 104], где проведена также экспериментальная проверка по специально разработанной графической методике.
Общий вывод заключается в том, что в каждом отдельном случае следует выбирать наиболее подходящую формулу в зависимости от интервала значений парамет-
') Возможно, что причина расхождений лежит в структуре слоев (их гранулированность).
МЕТОДЫ НПВО
267
ров и в ряде случаев предлагаемые формулы не лучше формул Друде.
Предложены формулы для отражения тонкими слоями на подложках, основанные на формулах (21.1), но с комплексными кис рядом упрощений [105], и обстоятельно проанализирован вопрос о границах их применимости. Показано, что, в общем, подобные формулы при-
О
менимы до толщин /^100 А, и указаны оптимальные ср, области значений пик, при которых получаются наилучшие результаты.
§ 33. Методы НПВО
Физической основой методов является описанная в гл. 1 сильная чувствительность хода полного внутреннего отражения (ПВО), особенно вблизи фкр, к изменению п и к. Существуют два варианта (см. гл. 2 [3]): "ослабленное" ПВО (attenuated) и "разрушенное" ПВО (frustrated), сокращенно соответственно ATR [106] и FTR [107]. В русской литературе и в нашем изложении термин "нарушенное ПВО" - "НПВО" применяется обычно к первому варианту.
Первый вариант основан на резком изменении хода ПВО при появлении ничтожного поглощения в среде
2 (см. гл. 1 и 2). На рис. 87 и 88 показаны зависимости F(R, п, к, ф) для разных случаев. Как указывалось выше, другие методики дают низкую точность именно при малых к, что и выделяет данный метод. Это делает его особо удобным при измерениях слабых полос поглощения растворов, измерениях контуров и особенно крыльев линий и полос и вообще в области химической спектроскопии, особенно органических соединений. Техника измерений и обзор применений см. в работах [106, 108- 111]; полная библиография приведена в работе [112].
Наиболее обычно полусфера или трехгранная призма Из материала с большим п приводится в оптический контакт отражающей грани с исследуемым (см. рис. 88) веществом при угле ф>фкр, но возможно близким к нему; часто применяется многократное отражение. Измеряются R± или Rn при двух углах падения или две величины R± и /?ц при одном угле. Рекомендуемые методики расчетов даны в табл. 6 и в § 30.
"ей 1,0 0,9 V 10 0,9 ло - 2
Х=0~^ 0,9 - А
0,8 0,8 - 0J - Шш
0,7 . 17 х^М^,ого,озотш//Шп Ц7 - - 0=0,78 0,82 т ом 0,98////Л
0,6 - 0J - ]\\ //// х=сш 0,6 " ?
0,5 - / 0,5 - щщ 0,5 - \\Ж|1
0,4 0,4 - щ , ол - llffflffnn
0,3 • x=OJS / 0,3 - Щ - 0,3 - i
0,2 - А 0,2 ' х=0л?3 / 0,2 ~ ШШ!
0,1 . j 1 1 j i i i i 0,1 \ J i i i i i i . i i OJ - Jmm ,
0 W го 30 40 50 ВО 70 SO SO о 10 20 10 40 50 ВО 70 80 90 О W 2D 3D W 60 SO 70 80 fO а) у,град gj f,spad gj ф,граЗ
Рис. 87. Коэффициенты отражения для естественного света:
а) при обычном отражении - =1,5 и гс, меняющемся от 0 до 0,13; б) ври ПВО - =0,625 (значения к - у кривых); п 1 П.1
. в) при и=0,1 и " , меняющемся от 0,76 до 0,98.
5 33] МЕТОДЫ НПВО
270
ПРИМЕНЕНИЯ ЯВЛЕНИЙ ОТРАЖЕНИЯ
[ГЛ. 7
Выбор условий для получения наибольшей точности рассматривался как в цитированных,работах, так и в других; выбор толщин слоя обсуждался в работах [113, 114], предел применимости и выбор углов падения - в работах [42, 115]. Выгоднее измерять R±\ иногда выгоднее большие углы падения (естественно, при надлежащем подборе n2/ni). В § 30 и в помещенной там табл. 6 были указаны некоторые методики расчетов (см. также гл. 1 [65]) и рекомендации по методике машинного счета.
Некоторое объединение этого метода с методом Т. П. Кравца, состоящее в рекомендации по подбору П2, П\, проводится в работе [116], а специфика применения в дальней инфракрасной области дана в работе [117].
Второй вариант, FTR, предназначен в основном для измерения величин п прозрачных веществ. Часть энергии из среды 2 выводится в сторону с помощью прозрачных призм или полусферы с достаточно большим п, приближаемых к отражающей поверхности раздела сред У и 2 на расстояние d^k так, чтобы поверхности их были параллельны (известный "оптический телефон" Цейсса). Можно измерять отражение в среду 1 или пропускание образовавшегося тонкого зазора (см.гл.2 [3]).
В обоих вариантах одно из преимуществ заключается в избавлении от осложнений, связанных с интерференцией в тонких кюветах.
Для практической спектроскопии й применений метод удобен тем, что спектр отражения близок по форме к спектру поглощения, а положения максимумов полос близки или почти точно совпадают. В ряде случаев для практических целей возможно даже (подробности см. в гл. 2, ссылка [3]) обходиться без пересчетов (всегда сложных); однако в общем случае игнорирование различия в спектрах может привести для некоторых длин волн к серьезным ошибкам (см. § 34).
Метод удобен также тем, что при его применении физически выделяются некоторые типы колебаний. Это объясняется тем, что скорости неоднородных волн в среде 2 меняются с ср (см. примечание на стр. 83) и могут быть подобраны близкими к резонансам, или т, п. Так (см. гл. 2, ссылки [15]), предложен способ возбуждения
