Слайд 2Дисперсией волн
называют зависимость фазовой скорости волн от длины волны
или частоты
v = v(λ) или v = v(ω).
Слайд 3Дисперсия волн
показыает, как быстро изменяется фазовая скорость при изменении
длины волны.
Слайд 4Реальный волновой процесс всегда включает группу волн. Налагаясь, эти волны
в одних областях пространства гасят друг друга, а в других
усиливают. Область волнового процесса, где волны усилены называют волновоым пакетом, а скорость его распространения групповой скоростью волны u.
Слайд 5Связь групповой и фазовой скоростей:
Если дисперсии нет (звуковые волны), то
Слайд 6Если волны большей длины волны распростра-няются с меньшей фазовой скоростью,
дисперсия называется аномальной. Тогда
Если волны большей длины волны распростра-няются с
большей фазовой скоростью, дисперсия называется нормальной. Тогда
Слайд 7Дисперсия световых волн в вакууме отсутствует. Дисперсия света в среде
означает зависимость показателя преломления света n от длины волны или
частоты,
n = n(λ) или n = n(ω).
Слайд 8Дисперсией вещества называют величину
которая показывает, насколько сильно показатель преломления
n изменяется при изменении длины волны λ.
Слайд 9Разложение света в призме
Радуга – разложение света каплями воды
Дисперсия приводит
к разложению света в спектр.
Слайд 11На явлении дисперсии основано действие монохроматоров (спектрометров).
дисперсия наблюдается для тех длин волн, для которых вещество прозрачно.
Слайд 13Стеклянная призма сильнее всего отклоняет фиолетовый луч, так как для
него самая маленькая λ и самый большой n.
Слайд 14Если D>0 (n увеличивается ростом λ), то дисперсия аномальная.
Такая дисперсия
наблюдается в области поглощения, где вещество непрозрачно.
Слайд 15Электронная теория дисперсии
Дисперсия света в среде объясняется взаимодействием электромагнитной волны
с электронами вещества. Будем считать, что внешние электроны, наиболее слабо
связанные с ядром, совершают вынужденные колебания.
Слайд 16Обозначим частоту волны как ω, а собственную частоту колебаний электронов
как ω0. В случае ω= ω0 в колебательной системе наблюдается
резонанс, и происходит поглощение волны. Вдали от резонансной частоты амплитуда колебаний электронов мала - вещество прозрачно.
Слайд 17А – константа, β – коэффициент затухания.
Зависимость показателя преломления
от частоты падающей световой волны:
Слайд 18 нормальная дисперсия
аномальная дисперсия
Слайд 19Поглощение света
Световая волна, проходя через вещество, возбуждает вынужденные колебания электронов
в атомах, на поддержание которых затрачивается энергия волны, и волна
затухает. Часть энергии волны при этом переходит в другие виды энергии.
Переход энергии световой волны во внутреннюю энергию вещества называется поглощением света.
Слайд 20 Закон Бугера
I0 – интенсивность падающего света,
α –
коэффициент поглощения вещества.
Интенсивность света, прошедшего расстояние х в веществе:
Слайд 21α зависит от химической природы и состояния вещества, а также
от длины волны света.
В области длин волн, где α
> 0 , наблюдаются линии или полосы поглощения. В области линий поглощения дисперсия – аномальная.
Слайд 22Оптические спектры
1) испускания
сплошной
линейчатые
Na
H2
He
Слайд 232) поглощения
Na
H2
He
линии поглощения
Слайд 24При падении световой волны на поверхность металла происходит очень сильное
поглощение ее энергии в результате взаимодействия электрического поля волны со
свободными электронами металла. Максимальная глубина проникновения света в металл не превышает длины волны света λ.
Для металлов
Слайд 25Для отдельных атомов (в газах) наблюдаются резкие максимумы для очень
узких областей частот вблизи резонансных частот ω0. Такой спектр называют
дискретным.
Слайд 26В диэлектрических твердых телах и жидкостях, где взаимодействие между атомами
велико, наблюдаются широкие полосы поглощения. Такой спектр называют сплошным.
Слайд 27Рассеяние света
Рассеянием называется дифракция света на мелких неонородностях. Это явление
наблюдается в мутных средах (дымы, эмульсии, взвеси).
Слайд 28Если размеры неоднородностей не превышают 0.1-0.2 λ, то рассеяние называют
рэлеевским.
Слайд 29Закон Рэлея: интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины
волны.
Слайд 30Молекулярное рассеяние происходит в чистых средах на флуктуациях плотности. Таким
рассеянием обусловлен голубой цвет неба. Рассеянные лучи частично поляризованы.
Слайд 31Эффект Доплера для световых волн
Заключается в изменении частоты колебаний, регистрируемых
приемником при относительном движении приемника и источника.
Бывает продольный и поперечный.
Слайд 321) продольный
П
Для малых скоростей
Слайд 33При удалении приемника и источника
Этот эффект называют красным смещением спектральных
линий.
При сближении приемника и источника
Это фиолетовое смещение .
Слайд 342) поперечный
П
Этот эффект более слабый.
Не наблюдается для звуковых волн.
Приводит к уширению спектральных линий на
Слайд 35Эффект Вавилова-Черенкова
Вавиловым и Черенковым экспериментально обнаружено, что скорость выбитых светом
электронов в веществе превышает скорость света в этом веществе, т.е.
ve > c/n, где
n – показатель преломления вещества.
За это открытие они вместе с российским теоретиком И. Е. Таммом получили Нобелевскую премию. Эффект Вавилова-Черенкова используется в сцинтилляционных детекторах ядерного излучения.
Вавилов Сергей Иванович
Черенков Павел Алексеевич
Тамм
Игорь Евгеньевич