![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •15. Взаємодія світла з речовиною
- •15.1. Поширення світла в речовині
- •15.2. Поглинання світла
- •15.3. Розсіювання світла
- •15.4. Дисперсія світла
- •15.5. Класична електронна теорія дисперсії
- •16. Поляризація світла. Розповсюдження світла в анізотропних середовищах
- •16.1. Поляризація світла
- •16.2. Поляризацiя свiтла при відбиванні
- •16.3. Подвiйне променезаломлення у кристалах
- •16.4. Призма Ніколя
- •16.5. Штучне подвійне променезаломлення
- •16.6. Оптично активні середовища
- •16.7. Контрольні питання
15. Взаємодія світла з речовиною
15.1. Поширення світла в речовині
П
оширення
світла в середовищі
за класичною теорією відбувається так:
падаюче випромінювання збуджує атоми
середовища, викликаючи вторинне вимушене
випромінювання осциляторів атома, якими
є валентні (зовнішні) електрони. Ці
електрони ще називаються оптичними.
Вторинне випромінювання оптичних
електронів когерентне між собою і з
первинним випромінюванням. При накладанні
вони інтерферують, утворюючи прохідну
хвилю, яка розповсюджується в напрямку
первинної, а її фазова швидкість залежить
від частоти, яка може бути як більше так
і менше величини фазової швидкості
первинної. При проходженні світла в
оптично неоднорідному середовищі
виникає розсіювання світла, як результат
накладання первинного та вторинного
випромінювань.
При проходженні променя
світла 1 крізь границю розділу двох
різних середовищ у результаті інтерференції
утворюються прохідна 2 та віддзеркалена
1
хвилі. На Мал.161 і
кут падіння світла, і
кут віддзеркалення, r
кут заломлення,
та
діелектричні проникливості. Для прохідної
хвилі виконується закон Снеліуса
.
(1)
Абсолютний показник заломлення світла визначається відношенням швидкості світла у вакуумі с до швидкості світла у речовині V
і тепер вираз (1) запишемо у вигляді
.
(2)
При
існує кут падіння
коли спостерігається явище повного
внутрішнього віддзеркалення (кут
заломлення
).
Кут
можна визначити із закону Снеліуса
.
(3)
15.2. Поглинання світла
При проходженні світла через середовище частина його енергії переходить у внутрішню енергію (нагрівання тіла), або енергію вторинного випромінювання (фотолюмінісценція), що має інший спектральний склад. Це явище називається поглинанням світла і воно описується законом Бугера-Ламберта
,
(1)
де
коефіцієнт поглинання, І0
інтенсивність падаючого випромінювання.
Для розчиненої речовини з концентрацією
С коефіцієнт поглинання пропорційний
концентрації
.
(2)
Рівняння плоскої монохроматичної хвилі у поглинаючому середовищі можна записати у вигляді
або в експоненціальній формі
,
де
.
(3)
15.3. Розсіювання світла
Явище зміни напрямку поширення світла у середовищі називається розсіюванням світла. Це явище виникає при збудженні дипольних моментів оптичних електронів атомів, молекул або іонів оптично неоднорідних середовищ падаючим випромінюванням.
Розсіювання в каламутних середовищах на частинках, розміри яких менше довжини хвилі , називається розсіюванням Тиндаля. При проходженні через певну товщу такої речовини в спектрі розсіювання переважає довгохвильова складова і речовина здається червонуватою. Розсіювання Тиндаля описується законом Релея
,
(1)
а залежність інтенсивності розсіяного світла І від кута розсіювання (індикатриса розсіювання) має вигляд
,
(2)
де
інтенсивність світла, розсіяного під
кутом
,
тобто
напрямку падаючого променя.
Крім указаного, розділяють ще молекулярне розсіювання, викликане неоднорідністю густини речовини при тепловому русі її частинок. Розміри таких неоднорідностей менше довжини хвилі . Молекулярне розсіювання спостерігається в атмосфері. Зранку та ввечері сонячне світло червоно - оранжеве, а вдень блакитне.