Отражение света - Кизель В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 98. Схематическая зависимость коэффициента отражения R от ш для вещества с зонной структурой (только свободные
носители).
ясно, что при изменении ф контур будет деформироваться; в частности, полоса отражения расширяется или сужается.
В связи со всем сказанным возникает исключительно важный для приложений вопрос об экспериментальном измерении и (со) по отражению. Как указывалось, ширина полосы R(a>) значительно больше ширины х(со), и разрешение "в отражении" поэтому хуже, за исключением малых значений % и Г (см. рис. 89 и 90); кроме того, воспроизведение х(<о) по Я (со), если форма контура заранее неизвестна, довольно сложно. Поэтому в каждом конкретном случае необходим выбор оптимальных условий для лучшего выявления контура и структуры и (со). Подобные условия рассматривались в § 30; некоторые детали указаны в работе [119]. Наиболее желательно измерение Еп под углом Брюстера.
286
ПРИМЕНЕНИЯ ЯВЛЕНИИ ОТРАЖЕНИЯ
[ГЛ. 7
На рис. 99 показаны спектры отражения [119] СигО, снятые при разных условиях; видно, какую важную роль играет выбор условий (фвр ~ 72°).
Рис. 99. Спектры отражения кристалла Си20 для разных углов
падения <р:
й) для R ; б) для R ц .
На рис. 100 показано определение х(о>) по R(&) [143] методом НПВО; результаты достаточно хорошие даже в случае, когда полоса отражения значительно менее отчетливо выявлена, чем полоса поглощения (см. также стр. 263 и 271).
Эти вопросы особенно важны, если приходится пользоваться диффузным отражением (неполированный образец, порошок, поликристалл, эмульсии, суспензии). Здесь могут реализовываться случаи отражений различной кратности и промежуточного захода луча в ве-
-jL_ %
(Я llA-i
и - cp=W° 1'Z г ср=60°
щоо то то sooo аI КА
то то то sooo 5)
§34]
ФОРМА ПОЛОСУ ОТРАЖЁННА
287
щество (см., например, рис. 101). В каждом случае форма полосы отражения, в согласии со сказанным ранее, будет особой, и состав суммарного отраженного света сильно зависит от профиля поверхности или характера измельчения и т. п. При этом сказываются наличие текстуры и поверхностные эффекты. В общем
Рис. 100. Измеренные значения Reст при двух углах падения ср (а) и вычисленные по ним значения п (б) и х (в) для бензола в области колебательных частот.
виде подобные задачи решаются теорией диффузного отражения (см. § 17). Здесь мы рассмотрим лишь узкоприкладные аспекты.
Методика определения п(о), и(<й) вещества по параметрам диффузно отраженного света далеко не полно разработана. Обзор состояния ее дан, например, в работах [144-147] (ср. также [148, 149]). Весьма важно подчеркнуть, что для порошков, эмульсий и суспензий существует некоторая оптимальная степень дисперсности, при которой это определение наиболее точно. Условия наибольшей точности и пути определения необходимой степени дисперсности см. [147, 150, 151]. Применяемые для порошков методы иммерсии или прессования в матрицах (например, КВг и т. п.) применимы лишь в определенных пределах, рассмотренных в [144], ибо зависимости п(а>) у матрицы и исследуемого вещества различны.
В технических измерениях наиболее часто употребляется так называемая методика Кубелки - Мунка1) [153-156], хотя она несовершенна, устарела и теоретические ее обоснования недостаточны. Некоторые
¦) Эта методика была предложена впервые Гуревичем [152].
ПРИМЁНЁНИЯ ЙвЛеНЙЙ ОТРАЖЕНИЯ ГГЛ. 7
обоснования этой методики и иные варианты см. в монографиях [024-026], существенные замечания по методике имеются в работах [157-162]. Специфические соображения для инфракрасной области приведены в работе [162]. При всех несовершенствах методики с ее помощью удается выделить даже колебательную структуру [163]. Однако все же предпочтительны более современные способы.
Попытка решения задачи об отражении от порошкообразной среды современным способом как процесса
Рис. 101. Различные случаи отражения от шероховатой поверхности. Буквой А сУтмечен случай, когда на поверхности имеется слой, структура которого изменена обработкой, или условная замена щероховатого слоя плоским слоем толщиной h с переходным показателем преломления.
диффузии фотонов сделана в работе [164]. Проведена экспериментальная проверка для цветных стекол как в пластинках, так и измельченных до ~1 мкм. Согласие лучше, чем по Кубелке - Мунку (см. также [165] и литературу в работе [164]).
Для характеристики отражения предложен комплекс
9 коэффициентов отражения [166], например: 1) пучка, падающего по направлению ф при измерении отражения по направлению ф, ("направленно-направленное" отражение), и 2) того же падающего пучка при измерении
§ 35] ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЯЗЕЙ ДИСПЕРСИИ И ПОГЛОЩЕНИЯ 289
отражения интегрально по верхнему полупространству ("направленно-диффузное" отражение), и т. д.
Интегральные связи этих коэффициентов даны в работе [166], а также [167]. Очень часто различают "зеркальную" компоненту и "диффузную" - суммарную остальную энергию, рассеянную в верхнее полупространство.
Вопрос о том, какие из указанных коэффициентов и компонент практически выгоднее для определения оптических констант, недостаточно выяснен.
