Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Справочник по физике для инженеров и студентов" -> 197

Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.

Яворский Б.М. , Детлаф А.А., Лебедев А.К. Справочник по физике для инженеров и студентов — М.: Оникс, 2006. — 1056 c.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка): spravochnikpofizike2006.djvu
Предыдущая << 1 .. 191 192 193 194 195 196 < 197 > 198 199 200 201 202 203 .. 307 >> Следующая


2°. Согласно классической электронной теории, дисперсия света обусловлена взаимодействием света с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны. Для видимого света частота столь велика (v ~ IO15 Гц), что существенны лишь вынужденные колебания внешних (наиболее слабо связанных) электронов атомов, молекул или ионов. Эти электроны называют оптическими электронами. В процессе вынужденных колебаний оптических электронов в поле монохроматической волны с частотой v периодически изменяются дипольные электрические моменты молекул и последние излучают вторичные электромагнитные волны той же частоты V.

Средние расстояния между молекулами во много раз меньше протяженности одного цуга волн. Поэтому вторичные волны, излучаемые весьма большим числом соседних молекул оптически однородной среды когерентны как между собой, так и с первичной волной. При наложении они интерферируют, причем результат интерференции зависит от соотношения их амплитуд и начальных фаз. В оптически однородной и изотропной

Линия поглощения

ш

Рис. V.8.1
V 8.1. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА

701

среде при этом образуется.проходящая волна, фазовая скорость которой зависит от частоты, а направление распространения совпадает с направлением распространения первичной волны.

3°. Для изотропной поглощающей свет среды

п2 = I = 1 + % ,

где п = п — ік — комплексный показатель преломления среды, є — комплексная относительная диэлектрическая проницаемость, % — комплексная диэлектрическая восприимчивость среды, а к — коэффициент, характеризующий поглощение света в среде. Комплексность п и є обусловлена тем, что в поглощающей среде векторы поляризованности Pc и напряженности E электрического поля, колеблются со сдвигом по фазе. В непоглощающей среде этот сдвиг равен нулю. Поэтому такая среда характеризуется действительными значениями %, E И П (к = 0).

Если N0 — концентрация молекул, то

где E0 — электрическая постоянная, рс — наведенный дипольный момент молекулы в поле волны напряженностью Е.

4°. В классической электронной теории каждая молекула рассматривается как совокупность линейных осцилляторов — заряженных частиц с зарядами qk и массами mk. Собственные циклические частоты осцилляторов ш0// соответствуют набору циклических частот поглощения света рассматриваемым веществом. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний осциллятора:

s* + + ы0к sk= E3ф,

где Sk — смещение заряда qh из положения равновесия, Sk — коэффициент затухания свободных колебаний заряда, E3ф — напряженность эффективного поля. В газах при обычных условиях E3ф практически совпадает
702

V:8. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОПТИКА

с напряженностью поля световой волны. Для монохроматического света E = E0emt, и в газах

Pe= 1??=! —

uO*

ezE V №

о>пь~ ы2 + і ¦ 25ьш

¦X

* “o*-“2 + i 2S*“ где т и е — масса и заряд электрона, а

\2

И?)'

т

тк

— сила осциллятора к-го сорта. Отсюда следует, что для газов

п2 __ к2 — j jvOc2 V' _ c^2)/*

Ел Ш. ^

E°m * (“о*-“2) +4Sa0)2

пк= -------?

= А?0е2ы у _____________bkfk

E°m ft (шол - ш2)2 + 452ш2

5°. Влияние поглощения существенно лишь при частотах, близких к шол, вне этих областей частот

ы2 <К (W2oft - ы2)2, и для газов (п2 + 1 ~ 2и) л И+ 1JL .

2Eom г <4--^2

Значения fk и COoft в классической теории дисперсии считают известными из экспериментов. Их теоретический расчет возможен только в квантовой теории.

6°. В изотропной среде, поляризация которой в высокочастотном поле световой волны имеет чисто электронную природу, напряженность эффективного поля

Ip _ Є + 2 г, _ R2 + 2 г,

Еэф-~з-Е- -3-Я’

где E — напряженность поля волны. В этом случае справедлива формула Лоренца—Лоренца-.

H2-I = *о~

й2 + 2 з '

где а — комплексная электронная поляризуемость молекулы.
V.§.1. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА

703

В отсутствие поглощения эта формула совпадает с формулой Клаузиуса—Мосотти:

"2_1 = ^ NnCt.

пг + 2

7°. Величину

I 1

п2 + 2 P ’

где р — плотность, называют удельной рефракцией вещества. Для данного вещества г практически не зависит от плотности, температуры и агрегатного состояния. Be-личины AiTi иО = (Ir, где Ai — атомная масса, г; — удельная рефракция атомов t-ro сорта в молекуле с молекулярной массой (д., называют соответственно атомными и молярной (молекулярной) рефракциями. Часто молярная рефракция аддитивно складывается из атомных: г =

= - У ItjAiTi, где Zei — число атомов t-ro сорта в молекуле. ^ k

8°. В классической теории дисперсии света в металлах учитывают как свободные электроны, так и электроны, связанные в ионах металла. Для свободных электронов частоты ыок = 0. Поэтому

й2 -1= -?ІГ--------h-<—- +N0у ___________^_______1,

WE0 L 2і5еш - w2 7 ш„гш2 + 2г5йш-1

где Ne — концентрация свободных электронов, a Sc — коэффициент, учитывающий потери энергии при вынужденных колебаниях свободных электронов. В области малых частот (ы <К й()

~2 і ~ є2

Tli — ——

e2N

ПК - -----.
Предыдущая << 1 .. 191 192 193 194 195 196 < 197 > 198 199 200 201 202 203 .. 307 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed