Дисперсия света

Дисперсия света – это зависимость скорости распространения света от частоты. Дисперсия света в веществе обусловлена взаимодействием колебаний электромагнитного поля с электронами в атоме.

Уравнение колебаний электрона в поле атома:

, (3.1)

где m – масса электрона, q – жесткость в атоме, e – заряд электрона, – напряженность электрического поля атома.

Решение уравнения колебаний имеет вид:

, (3.2)

где резонансная частота. Это уравнение позволяет найти скорости электронов в различных электрических полях, которые зависят от вида веществ (металлы, полупроводники, диэлектрики, сегнетоэлектрики и т.д.). Скорости электронов можно связать с электрическими токами и найти комплексную диэлектрическую проницаемость вещества, с помощью которой определяются действительная и мнимая части комплексного показателя преломления. Для действительного показателя преломления можно получить формулу

. (3.3)

Следует отметить, что нормальной является дисперсия, когда n растет с частотой, а аномальная дисперсия - когда n уменьшается с частотой.

Таким образом, на линии спектра поглощения вещества появляется аномально высокая дисперсия.

В обычных прозрачных диэлектриках имеет место материальная дисперсия, т.е. зависимость показателя преломления от длины волны или частоты света. Высокую величину материальной дисперсии имеют хрусталь (стекло с большим количеством окисла свинца) и алмаз. Диспергирующие свойства прозрачных материалов используют для разделения многокомпонентного (белого) света на отдельные спектральные составляющие. Для этого используют трехгранную призму, как показано на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Разделение «белого света» на спектральные составляющие с помощью призмы

Дата добавления: 2015-07-11