 |
Закон нормальной дисперсии
|
|
|
|
Когда 
↓
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ - сводится к совокупности элементарных процессов рассеяния, поглощения и генерации эл.-магн. излучения. Поток излучения с частотой v, проходящий через слой в-ва, ослабляется из-за поглощения, упругого рассеяния вбок и из-за неупругого рассеяния. В случае оптич. излучения такое ослабление наз. экстинкцией.
Взаимодействие фотона с рассеивающей или поглощающей частицей характеризуется эффективным поперечным сечением (ЭПС) s. Его можно определить как отношение вероятности взаимодействия на единице пути d П/ dx к концентрации N частиц, с к-рыми происходит взаимодействие:
ЭПС зависит от состояния фотонов и частиц до и после взаимодействия. Различают дифференциальное ЭПС, определяемое вероятностью такого взаимодействия, при к-ром фотон и частица из фиксированных начальных состояний переходят в определённые конечные состояния, и полное, или интегральное, ЭПС - результат интегрирования дифференциального ЭПС по всем конечным состояниям. Полное ЭПС имеет размерность площади (см2).
Ослабление излучения можно характеризовать коэфф. ослабления интенсивности излучения m (наз. коэфф. поглощения); m выражается через ЭПС поглощения sпогл и ЭПС рассеяния sрасс: m = N (sпогл + sрасс), или, если излучение взаимодействует с различными сортами (i) частиц с концентрациями N i, то
где s i погл и s i расс - соответствующие ЭПС для каждого сорта частиц. Ослабление интенсивности I излучения, прошедшего слой вещества толщиной l, описывается выражением:
I(l) = I0 e - t (l),
где I 0 - интенсивность входящего в слой излучения. Безразмерная величина
наз. оптической толщей слоя. Часто m и t вводят отдельно для каждого процесса взаимодействия.
|
|
|
6. Интерференция света. Условие наблюдения интерференции. Получение когерентных волн. Оптическая разность хода и ее связь с разностью хода. Условие минимума и максимума интерференции. Расчет интерференционной картины на примере опыта Юнга.
Когерентными наз-тся такие монохроматические волны, у которых разность фаз 
постоянна во времени. При наложении двух когерентных волн интенсивность света в точке О не меняется со временем и зависит от разности фаз . При наложении двух когерентных волн в точках пространства,
где 
интенсивность волн 
,
где 
интенсивность волн 
.
В результате наложения двух когерентных волн возникает перераспределение в пространстве светового потока с образованием max и min интенсивности. Это явление называется интерференцией световых волн. Выражение для интенсив- ности результирующей световой волны в точке наблюдения О примет вид:
Если в некоторых точках пространства разность фаз 
, 
= 0,1, 2,..., то 
и в этих точках пространства будет наблюдаться максимум интенсивности 
. Если же разность 
,
= 0,1,2,..., то 
и при наложении таких когерентных волн получится минимум интенсивности 
.
Когерентные световые волны можно получить, разделив с помощью отражения или преломления световую волну, излучаемую одним источником, на две части. Если заставить эти волны пройти разные пути, а затем наложить их друг на друга, можно наблюдать интерференцию. Разность путей, проходимых волнами, не должна превышать размер цуга, чтобы складывающиеся колебания принадлежали одним и тем же излучающим атомам.
Пусть точечный источник света находится в точке О на границе раздела 2-х сред с показателями преломления n1 и n2. От источника получили две когерентные волны, которые распространяются по разным геометрическим путем S1 и S2 и затем сходятся в точке Р (рис.2).
Рис.2
Если в точке О световую волну можно записать в виде 
, то уравнение световой волны, пришедшей в точку Р от первого луча, будет иметь вид:
|
|
|
,
где 
- скорость света в среде; c - скорость света в вакууме.
Уравнение световой волны, пришедшей в точку Р от второго луча:
Разность фаз между этими двумя когерентными волнами будет равна:
,
где 
- оптическая разность хода; 
- оптические длины путей, 
- длина световой волны в вакууме.
Если разность хода между двумя когерентными лучами 
(k = 0,1,2,...), то разность фаз между соответствующими волнами будет кратна 2 p; 
(условие интерференционного максимума). Условие 
(k = 0,1,2,3...) является условием интерференционного минимума, т.к. разность фаз при наложении двух таких волн будет кратна нечетному числу p; 
, что дает "ослабление" света в результирующей волне. Таким образом, явление интерференции можно описывать или через разность фаз световых волн, или через оптическую разность хода лучей. Эти два способа совершенно равнозначны, т.к. 
и 
взаимосвязаны формулой 
.
|
|
|
