Cтраница 2
РАССЕЯНИЕ волн - явление возникновения вторичных волн в направлениях, не совпадающих с направлением распространения падающей волны и некогерентных с этой волной, вследствие нерегулярных локальных изменений свойств среды, в которой распространяется исходная волна; звука - возникновение дополнительных полей при дифракции звука на препятствиях в среде, ее неоднородностях, а также на неровных и неоднородных границах сред; света [ вынужденное в веществе вызывается изменением движения входящих в его состав микрочастиц под влиянием световой волны большой интенсивности; когерентное происходит, когда фаза падающей волны однозначно определяет фазу рассеянной волны; комбинационное содержит наряду с частотами излучения источника света также смещенные частоты; Мандельштама - Бриллюэна вызывается конденсированной средой в результате его взаимодействия с собственными упругими колебаниями этой среды; молекулярное вызывается тепловыми флуктуациями среды, в которой он распространяется; неупругое сопровождается изменением частоты фотонов; резонансное происходит в условиях, когда частота световых волн близка к частоте собственных колебаний электронов в атомах среды; рэлеевское возникает в мутных средах с размерами неоднородностей меньше длины волны света, а также при неизменной его частоте; тиндалевское происходит в мутных средах, когда размеры оптических неоднородностей много меньше длины волны света; упругое происходи. [16]
Коэффициент поглощения зависит от длины волны К ( или частоты ш) и для различных веществ различен. Эти линии соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах. [17]
Коэффициент поглощения зависит от длины волны К ( или частоты со) и для различных веществ различен. Эти линии соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах. [18]
Поляризуемость атома определяется разностью квадратов частоты со света и частоты собственных колебаний электрона. Следовательно, различным направлениям колебаний в световой волне определенной частоты соответствуют различные значения поляризуемости, диэлектрической проницаемости и показателя преломления. [19]
Во-первых, коэффициент поглощения зависит от длины волны и поэтому закон Бугера - Ламберта - Бера справедлив лишь для строго монохроматического излучения. Дисперсия величины k становится особенно сильной вблизи резонанса частоты падающего света с частотами собственных колебаний электронов в атомах. При этом резко возрастают амплитуды вынужденных колебаний электронов и увеличивается вероятность перехода их энергии в энергию хаотического теплового движения. Таким образом, излучение различных длин волн на одном и том же участке пути поглощается в различной степени, а лучи с частотами, близкими к резонансной, практически полностью поглощаются в слое очень малой толщины. [20]
Однако этот закон носит приближенный характер, так как не учитывает двух обстоятельств: 1) многократного рассеяния света: фотон, многократно изменив свой путь, может снова вернуться в первоначальный световой поток; 2) зависимости показателя поглощения от длины световой волны. Эта зависимость становится решающим фактором, когда частота электромагнитной волны становится близка или равна частоте собственных колебаний электронов атомов среды. Вследствие резонанса происходит полное поглощение излучения в слое вещества очень малой толщины. [21]
Зависимость натурального показателя поглощения диэлектрика а от длины волны света АО характеризующая спектр поглощения света в этой среде, связана с явлением резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах диэлектрика. Диэлектрики поглощают свет более или менее селективно: поглогцение велико лишь в областях частот, близких к частотам собственных колебаний электронов в атомах и атомов в молекулах. Наиболее четко это явление резонансного поглощения света обнаруживается у разреженных одноатомных газов ( например, у паров большинства металлов), для которых характерен линейчатый спектр поглощения светя. Дискретные частоты интенсивного поглощения света совпадают с частотами собственного излучения возбужденных атомов этих газов. [22]
Диэлектрические свойства растворов теснейшим образом связаны с их составом и строением, определяющими тип и степень их поляризации. Наиболее распространенной является упругая электронная поляризация, наблюдаемая в чистом виде у неполярных жидкостей. Время установления упругой электронной поляризации определяется временем собственных колебаний электронов и составляет 1СГ15 - 1СГ1 с, а диэлектрическая проницаемость в этом случае равна квадрату показателя преломления. [23]
Диэлектрики слабо поглощают свет. В диэлектрике все электроны связаны; они колеблются с собственной частотой ш0 и раскачать их падающей волне трудно. Однако в том случае, когда частота падающей световой волны со близка к частоте собственных колебаний электрона со; со0 ( резонанс), амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает, возрастает и коэффициент поглощения. Таким образом, поглощение света в диэлектрике имеет селективный ( избирательный) характер. [24]
Q, характеризующая спектр поглощения света в этой среде, связана с явлением резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах диэлектрика. Диэлектрики поглощают свет более или менее селективно: поглощение велико лишь в областях частот, близких к частотам собственных колебаний электронов в атомах и атомов в молекулах. Наиболее четко это явление резонансного поглощения света обнаруживается у разреженных одноатомных газов ( например, у паров большинства металлов), для которых характерен линейчатый спектр поглощения света. Дискретные частоты интенсивного поглощения света совпадают с частотами собственного излучения возбужденных атомов этих газов. [25]
Расчет, основанный на классич. В случае более сложных атомов можно считать, что а, пропорциональна радиусу атома. Это же справедливо п для а, ионов. Время собственных колебаний электронов составляет 10 14 - К) 15 сек; за это же время уста па вливается электронная поляризация. [26]
Поскольку распространение света в преломляющей среде связано со свойствами молекул, а именно с их поляризуемостью под действием электромагнитной волны, то различные вещества будут иметь разную преломляющую способность. Физически механизм поляризуемости сводится к способности положительных и отрицательных зарядов смещаться друг относительно друга. При этом в колебательном движении под действием световой волны принимают участие электронные оболочки и ядра атомов, которые в соответствии со структурой вещества и силами взаимодействия имеют собственные частоты колебаний, расположенные в той или иной области спектра. Для большинства чистых жидкостей собственные колебания электронов имеют соответствующие им полосы поглощения, расположенные в ультрафиолетовой части спектра. Полосы поглощения, связанные с колебанием ядер, находятся в инфракрасном участке спектра. [27]
Как показано в книге [8], попытка Хампе доказать существование действующей на свободные электроны возвращающей силы, пропорциональной отклонению центра масс электронного облака от центра металлической частицы, является недоразумением, основанным на произвольном сосредоточении всех электронов в одной точке. На самом деле электроны, как и положительный заряд ионного остова, распределены равномерно по всей частице, так что внутри нее результирующий потенциал оказывается постоянным. Ошибочность теории Хампе особенно наглядно проявляется в невозможности получить из нее правильное классическое выражение для поляризуемости металлической частицы. Однако, несмотря на очевидную несостоятельность описания свободных электронов гармоническими осцилляторами, эта концепция усиленно развивалась в работах 1976, 983 - 985, 981 ], а в работе [986] она была использована для оценки влияния межзонных переходов на плазменный резонанс в малых металлических частицах. Между тем в рамках классической электродинамики правильная трактовка проблемы собственных колебаний электронов малой частицы возможна только путем строгого решения уравнения Лапласа с учетом граничных условий. [28]
Собственные колебания электронов в плазме были обнаружены экспериментально благодаря тому, что в системе, состоящей из газоразрядной плазмы, питаемой от батареи постоянного тока, и колебательного контура, возможно при некоторых режимах самовозбуждение колебаний. Как показывает формула (27.17) при п, равном 10 Ц-1012 1 / слг собственные длины волн электронов плазмы лежат и дециметровом и сантиметровом диапазонах. Контур устраивается С таким расчетом, чтобы плазма находилась в его высокочастотном поле. Между этими электродами, таким образом, находился большой объем, занятый плазмой. Оказалось, что в линии при определенных режимах разряда возникали колебания, длину волны которых было легко измерить. Эксперименты, впервые выполненные Ленгмюром и Тонксом в 1929 г., а затем и многими другими, показали, что формула (27.17) дает правильную зависимость частоты от п и приближенно верные количественные значения. Заметим, что существование собственных колебаний электронов должно сказываться и в других случаях, например тогда, когда плазма находится в высокочастотном электрическом или магнитном поле постороннего генератора. Кроме колебаний электронов, в плазме могут существовать и ионные колебания. [29]