Лекции по физике

Ядерная энергетика
Ядерный топливный цикл
Реактор"Феникс"
Оружейный уран и плутоний
Добыча урановой руды
Обогащение урана
Атомная бома «Малыш»
Радионуклиды
Транспортировка радиоактивных веществ
Твэлы энергетических реакторов
Радиохимические заводы России
Курсовой проект по дисциплине
"Детали машин"
Технические требования на чертеже
редуктора
Выбор параметров и расчёт цилиндрических
зубчатых передач
Расчёт зубьев червячного колеса на
выносливость
Пример выполнения курсового проекта
Расчет резьбовых соединений
Зубчатые передачи
Методы повышения износостойкости
деталей машин
Червячные передачи
В зацеплении Новикова
Повреждение поверхности зубьев
Проверочный расчет на выносливость
при изгибе
Приводные ремни и область их применения
Проектирование новой машины
Проектный расчет валов
Муфты продольно-разъемные
Классификация приводных муфт
Лекции по физике
Динамика твердого тела
Вынужденные колебания и волны
Основы термодинамики
Диэлектрики
Получение переменного тока
Оптика

Фотоэлектрический эффект

Поглощение света.

 При прохождении света через вещество часть энергии световой волны поглощается, переходя во внутреннюю энергию вещества. Для оценки величины этих потерь рассмотрим световой поток, распространяющейся вдоль оси х (рис.57).0пыт показывает,что при прохождении очень тонкого слоя вещества толщиной dx относительная убыль

pic57

Рис.57. Изменение интенсивнос

 ти света при его поглощении.

интенсивности, т.е.отношение изменения интенсивности dI в этом слое к интенсивности падающего света I(х) ( см.рис.57),пропорциональна толщине слоя:

 ,

где коэффициент К, зависящий от свойств вещества, называется коэффициентом поглощения.Знак минус отражает убывание интенсивности с ростом х. Изменение интенсивности света при прохождении слоя конечной толщины х находится путем прямого интегрирования вышеприведенной формулы:

 .

Потенцируя последнюю формулу, получим известный закон Бугера: .

Рассеяние света.

 Плоская волна, распространяющаяся в однородной среде, остается плоской.Однако если среда неоднородна и в ней имеются включения с другими оптическими свойствами, то кроме волны, распространяющейся в первоначальном направлении, появляются волны, рассеянные в стороны. Эти волны уносят часть энергии и уменьшают интенсивность первоначального луча. Характер рассеяния зависит от размеров и природы неоднородностей.Если их размеры больше длины волны.то наблюдается чисто геометрическое рассеяние.Это касается прежде всего твердых частиц, взвешенных в воздухе.Падающий на разные участки поверхности частицы солнечный свет отражается под различными углами. Если при этом спектральный состав света не меняется, то рассеянный свет остается белым (примером этого может служить белый цвет неба в пустынях.когда восходящие воздушные потоки переносят в верхние слои атмосферы мелкие частицы песка). В целом наблюдаемая картина рассеяния очень чувствительна к размерам и форме неоднородностей( радуга и гало вокруг солнца, вызванные наличием в земной атмосфере соответственно капелек и льдинок).

 Если размеры неоднородносей существенно меньше длин волн света, то интенсивность рассеянного света удовлетворяет закону Рэлея: Iрас~ Io w4 , где w частота падающего света, причем интенсивность рассеянного света различна по разным направлениям (т.е анизотропна). Сильная зависимость интенсивности рассеянного света от частоты означает,

Рис.58. Рассеяние света в атмосфере.

что существенно сильнее рассеиваются волны с большей частотой. В частности, если через среду идет волна от источника белого света (от Солнца см.рис.58),то при наблюдении сбоку среда кажется голубоватой, а сам источник на просвет выглядит более красным. Этим объясняется голубой цвет неба и красный цвет зари. Разные цветовые

оттенки получаются изза разных геометри

ческих расположении источника и наблюдателя. Так в глаз наблюдателя 1 ( см.рис.) приходит прямой луч, тогда как наблюдатель 2 видит, в основном, рассеянные лучи.

Дисперсия света.


Дисперсией называется зависимость скорости распространения световой волны в среде от частоты. Поскольку скорость волны однозначно связана с показателем преломления среды ( v = c/n; n = ), то нашей задачей будет выяснение характера зависимости диэлектрической постоянной от частоты. Здесь уместно напомнить, что e =1+ k (k диэлектрическая  восприимчивость, определяющая соотношение между поляризацией вещества Р и действующем электрическим полем Е : Р = eо kЕ ).В то же время величина вектора поляризации определялась как суммарный дипольный момент единичного объема: Р =Nqx, гдe величина qx характеризует дипольный момент каждой молекулы диэлектрика. При решении задачи будем пользоваться той же моделью.что применялась ранее при рассмотрении закона Брюстера. Под действием переменного электрического поля световой волны расстояние электрона до положительного иона периодически изменяется.т.е. электрон совершает вынужденные колебания под действием внешней периодической силы.Вид этого уравнения, и его решение уже изучались ( см уравнение колебаний в контуре).Поэтому можно сразу написать выражение для амплитуды колебаний электрона в атоме:

где b характеризует затухание колебаний, а w0 может рассматриваться как собственная частота колебаний электрона в атоме.Для упрощения математических выкладок будем пренебрегать затуханием,т.е положим b = 0.Тогда величина поляризации равна:

 Р =.

С другой стороны,выше указывалось,что Р = e0 kЕ, поэтому

 k = .

Тогда e = 1 +k = 1 +e = n2 .

Таким образом, имеем:

 .

pic59

Рис.59 Частотная зависи

мость показателя прелом

ления.

График частотной зависимости в сделанных упрощениях показан на рис.59. Из рис. видно,что вдали от резонансной частоты показатель преломления (точнее n2 ) возрастает пропорционально квадрату частоты.Такая частотная зависимость получила название нормальной дисперсии. Когда же частота внешних колебаний приближается к частоте собственных, амплитуда возрастает неограниченно.Ясно,однако,что этот результат есть следствие наших упрощений. При наличии затухания кривая имеет конечный максимум ( см. рис.59 ). Вблизи резонансной кривой показатель преломления имеет другой характер зависимости. Говорят, что это область аномальной дисперсии, т.к. для нее величина n2 падает с ростом частоты, причем это наблюдается на фоне повышения поглощения света (амплитуда колебаний электрона возрастает).

На главную