Объяснение явления дисперсии

Рассмотрим распространение света в прозрачной среде. Под действием напряженности электрического поля Е₁ световой волны валентные электроны атомов среды начинают совершать вынужденные гармонические колебания с частотой, равной частоте колебаний вектора Е₁.

Колеблющиеся электроны начинают с определенным временем запаздывания излучать вторичные волны той же частоты и напряженности Е₂.

Результирующая волна (сумма первичной Е₁ и вторичной волн Е₂) также запаздывает по сравнению с первичной волной. Чем больше амплитуда вторичной волны, тем больше время запаздывания, тем меньше скорость распространения и больше абсолютный показатель преломления среды.

Амплитуда вторичной волны является амплитудой вынужденных колебаний валентного электрона атома, и согласно формуле A = ││ (см. «Резонанс») зависит от частоты вынуждающей силы ω:

E₂ ~

где ω₀ – частота собственных колебаний, или (по порядку величины) угловая скорость вращения электрона вокруг ядра

С ростом частоты ω < ω₀ знаменатель дроби уменьшается, а амплитуда вторичной волны возрастает. При этом увеличивается время запаздывания, уменьшается скорость распространения волны и возрастает абсолютный показатель преломления.

Такую дисперсию называют нормальной.

При нормальной дисперсии абсолютный показатель преломления среды возрастает с ростом частоты света (и соответственно убывает с ростом длины волны)

Нагретые тела излучают световые волны со всевозможными частотами от 0,4*1015 до 0,75*1015 Гц. При разложении этого света и наблю­дается сплошной спектр. Возникновение сплошного спектра объясняется дисперсией света.

Разложение сложного света при прохождении че­рез призму используется в спектрометрах.

Прибор для разложения сложного света и наблюдения спектров называется спектроскопом. Разложение производится с помощью дифракционной решетки(лучше) или призмы, для исследования ультрафиолетовой области применяется кварцевая оптика.

Спектроскоп состоит из 2 труб: коллиматорной и зрительной, укрепленной на подставке и стеклянной призмы под крышкой.

Спектр можно наблюдать через окуляр, используемый в качестве лупы.

Если источником спектра является разреженный газ, то спектр имеет вид узких линий на черном фоне.

Сжатые газы, жидкости и твердые тела испускают сплошной спектр, где цвета плавно переходят друг в друга.

Природа возникновения спектра объясняется тем, что каждому элементу присущ свой специфический набор излучаемого спектра.

Это свойство позволяет применять спектральный анализ для выявления химического состава вещества.

Дата добавления: 2015-11-14