Поглощение света веществом

Поглощение света веществом

Цель работы: ознакомиться с механизмом поглощения света, изучить основные закономерности поглощения света веществом.

Теоретическая часть

Опыт показывает, что при прохождении света через слой вещества его интенсивность уменьшается. Этот факт является следствием взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, при котором происходит поглощение и рассеяние света, а также отражение, света на поверхности поглощающего слоя.

Поглощение света веществом

Уменьшение интенсивности света в результате взаимодействия световой волны с электронами вещества называется поглощением. В результате этого взаимодействия энергия волны затрачивается на возбуждение колебаний электронов или атомов внутри молекулы. Частично эта энергия возвращается излучению в виде встречных волн, частично переходит во внутреннюю энергию вещества. В результате световой поток, прошедший некоторый поглощавший слой вещества оказывается ослабленным.

Закон Бугера. Коэффициент поглощения.

Предположим, что световой поток монохроматических лучей с длиной волны λ. проходит через поглощающий слой толщиной L (рис.7.1). Пусть при прохождении света с начальной интенсивностью I’ через тонкий поглощающий слой dL интенсивность света уменьшилась на некоторую величину dI. Это уменьшение интенсивности пропорционально толщине слоя dL и величине I’ без учёта рассеяния:

(7.1)

Рисунок 7.1 — Прохождение света через поглощающий слой

где K — коэффициент поглощения данного вещества. Знак минус означает, что dI и dL имеют разные знаки.

Проинтегрировав выражение 1, получим формулу, показывающую ослабление света слоем толщиной L:

,

или

, (7.2)

откуда

, (7.3)

где I₀ — интенсивность света, падающего на поглощающий слой;

I — интенсивность света, прошедшего через поглощающий слой.

Уравнение (7.3) получило название закона Бугера.

Отношение , выраженное в процентах, называется пропусканием прозрачностью вещества:

. (7.4)

Десятичный логарифм величины обратной прозрачности называет оптической плотностью вещества:

. (7.5)

Подставляя выражение (7.5) в уравнение (7.2) и заменив натуральный логарифм на десятичный, получим

, (7.6)

откуда

.

Физический смысл коэффициента поглощения легко установить, преобразовав уравнение (7.2) к следующему виду:

.

Откуда видно, что коэффициент поглощения численно равен единице делённой на толщину слоя вещества, при прохождении которого интенсивность света уменьшается в раз, измеряется в обратных сантиметрах (см^-1).

Дата добавления: 2015-10-28