розсіювання світла

З класичної точки зору електронної теорії світла процес розсіювання світла заклю-чає в тому, що світло, що проходить через речовину, викликає колі-банія електронів в атомах. Хиткі електрони збуджують вторинні хвилі, що поширюються по вс ?? їм напрямками. Це явище, здавалося б, повинно при вс ?? ех умовах приводити до рас-сіяних світла. При цьому вторинні хвилі є когерентними, так що вкрай важливо врахувати їх взаємну інтерференцію.

Відповідний розрахунок дає, що в разі однорідного середовища вторинні хвилі повністю гасять один одного у НД ?? ех направлени-ях, крім напрямку поширення первинної хвилі. Поет-му перерозподілити ?? ення світла за напрямками, т. Е. Розсіювання све-та͵ не відбувається.

Вторинні хвилі не погашають один одного в бічних направле-ниях тільки при поширенні світла в неоднорідному середовищі. Све-товие хвилі, діфрагіруя на неоднорідностях середовища, дають діфрак-ционную картину, що характеризується досить рівномірним распредел ?? еніем інтенсивності по вс ?? їм напрямками. Таку диф-ракции на дрібних неоднорідностях називають розсіюванням світла.

Середовища з явно вираженою оптичної неоднорідністю звуться митних середовищ. До їх числа відносяться: дими, т. Е. Суспензії в газах дрібних твердих частинок; тумани - суспензії в газах дрібних крапель ?? ек рідини; суспензії або суспензії, утворені плаваючими в рідини твердими частинками; емульсії, т. е. суспензії дрібних крапель ?? ек однієї рідини в інший, не розчинюючої першу (прикладом емульсії може слу-жити молоко, що представляє собою суспензію Капел ?? ек жиру в воді); тверді тіла на зразок перламутру, опалів, молочних стекол і т. п.

Світло, розсіяний на частинках, розміри яких значно менше довжини світлової хвилі, виявляється частково поляризований-ним. Це пояснюється тим, що коливання електронів, викликані розсіюється світловим пучком, відбуваються в площині, перпенд-кулярной до пучку (ріс.3.5.12). Коливання вектора у вторинній хвилі відбуваються в площині, що проходить через напрям ко-лебанія зарядів. З цієї причини світло, розсіюється годину-тіцамі в напрямках, перпендикулярних до пучку, буде повністю поляризований. В напрямках, що утворюють з пучком кут, відмінність-ний від прямого, розсіяне світло поляризований тільки частково.

В результаті розсіювання світла в бічних напрямках интен-ність в напрямку поширення убуває швидше, ніж у випадку одного лише поглинання. З цієї причини для мутного речовини в натуральному вираженні (3.5.18), поряд з коефіцієнтом поглинання, дол-дружин стояти додатковий коефіцієнт, обумовлений розсіюванням:

Постійна прийнято називати коеф-фициент екстинкції.

У разі якщо розміри неоднорідностей малі в порівнянні з довжиною світлової хвилі (не більше

0,1l), ін-інтенсивність розсіяного світла I виявляється пропорційною четвертого ступеня частоти або обернено пропорційній четвертого ступеня довжини хвилі:

1 / # 955; 4 (3.5.20) Ця залежність носить назву закону Релея. Її від-ходіння легко зрозуміти, в разі якщо врахувати, що потужність випромінювання ко-леблющегося заряду пропорційна четвертого ступеня частоти і, отже, обернено пропорційна четвертого ступеня довжини хвилі.

У разі якщо розміри неоднорідностей порівнянні з довжиною хвилі, електро-трони, що знаходяться в різних місцях неоднорідності, колеблютcя з помітним зрушенням по фазі. Ця обставина ус-ложняет явище і призводить до інших закономірностях - інтенсивність розсіяного світла стає пропорції-нальної нд ?? його лише квадрату частоти (назад пропор-циональной квадрату довжини хвилі).

Прояв закономірності (3.5.19) легко спостерігати, пропускаючи пучок білого світла через посудину з каламутною рідиною (рис. 3.5.9). Внаслідок розсіювання слід пучка в рідини добре видно збоку, причому, оскільки короткі світлові хвилі розсіюються набагато сильніше довгих, даний слід

представляється блакитним. Прошед-ший через рідину пучок виявляється збагаченим длінновол-новим випромінюванням і утворює на екрані Е нє біле, а червонувато-жовта пляма. Поставивши на вході пучка в посудину поляризатор Р, ми виявимо, що інтенсивність розсіяного світла в різних напрямках, перпендикулярних до первинного пучку, що не одина-кова. Спрямованість випромінювання диполя призводить до того, що в напрямках, які збігаються з площиною коливань первинного пучка, інтенсивність розсіяного світла практично дорівнює нулю, в напрямках ж, перпендикулярних до площини коливань, інтенсивність розсіяного світла максимальна. Пово-рачівая поляризатор навколо напрямку первинного пучка, ми будемо спостерігати попеременное посилення і ослаблення света͵ рас-сеівающегося в даному напрямку.

У разі розсіювання природного світла інтенсивність света͵ розсіяного під кутом до напрямку первинного пучка, залежить від наступним чином:

де Ip / 2 - інтенсивність света͵ розсіюється перпендикулярно до напрямку первинного пучка. У разі якщо молекули розсіюють частинок електрично ізотропні (ᴛ.ᴇ. неполярні молекули), то розсіюється світло виявляється частково - поляризований, і під кутом - повністю поляризований. В цьому випадку його площину поляризації перпендикулярна напрямку первинного світлового пучка.

У разі якщо розміри неоднорідностей порівнянні з довжиною хвилі, то електрони в різних місцях неоднорідності коливаються вже не синфазно. Це ускладнює розсіювання і призводить до інших закономірностях. Закон Релея порушується, інтенсивність розсіяного світла стає пропорційною квадрату частоти (обернено пропорційна квадрату довжини хвилі), і світло, розсіяне під кутом, виявляється поляризованим лише частково.

У разі якщо розміри неоднорідностей багато більше довжини світлової хвилі, спектральний склад розсіюється світла практично збігається зі спектральним складом падаючого світла. Цим, наприклад, пояснюється білий склад хмар.

Розсіювання світла спостерігається і в чистих середовищах - молекулярне розсіювання світла. Причиною оптичних неоднорідностей в даному випадку є флуктуації щільності (відхилення в межах малих обсягів щільності від її середнього значення, що виникають в процесі хаотичного теплового руху молекул середовища). Молекулярним розсіюванням пояснюється блакитний колір неба. Безперервно виникають в атмосфері флуктуації щільності в малих обсягах призводять, відповідно до закону Релея, до того, що сині і блакитні складові сонячного світла розсіюються сильніше, ніж жовті і червоні. При сході і заході Сонця пряме сонячне світло проходить через велику товщу атмосфери, і при цьому велика частка короткохвильового випромінювання втрачається на розсіювання. З прямого світла до поверхні Землі доходить переважно червона складова спектра. З цієї причини при заході і сході Сонце здається червоним.

Ефект, пов'язаний з молекулярною розсіюванням света͵ залежить від температури-з її ростом він збільшується.

Навіть ретельно очищені від сторонніх домішок і загряз-нений рідини і гази в деякій мірі розсіюють світло. Л. І. Мандельштам і М. Смолуховський встановили, що причиною появи оптичних неоднорідностей є в даному випадку флуктуації щільності (т. Е. Які спостерігаються в межах малих обсягів по-мов відхилення щільності від її середнього значення). Ці флуктуа-ції викликані безладним рухом молекул речовини; в зв'язку з цим обумовлене ними розсіювання світла прийнято називати молекулярним.

Особливо сприятливі умови для виникнення значи-них флуктуації щільності є поблизу критичного со-стояння речовини. Ці флуктуації призводять до настільки інтенсивному розсіюванню света͵ що''на просвет'' скляна ампула з речовиною здається абсолютно чорної. Це явище прийнято називати критичною опалесценцией.

Читайте також

Причина розсіювання: в однорідних середовищах вторинні хвилі в бічних напрямках гасять один одного, і світло поширюється в напрямку первинного пучка. У неоднорідних середовищах вторинні хвилі в бічних напрямках не гасять один одного і в результаті утворюється. [Читати далі].

При проходженні світла через неоднорідне середовище ослаблення інтенсивності в напрямку первинної хвилі відбувається не тільки через поглинання, але і за рахунок перерозподілу частини енергії на неоднорідностях по інших напрямках. Це явище називається розсіюванням. [Читати далі].

Комбінаційне розсіювання було відкрито в 1928 році (Раман, Крішнан, Ландсберг Г.С. Мандельштам Л.І.). Це явище полягає в тому, що в спектрі розсіювання газів, рідин і твердих тіл поряд з довжиною хвилі падаючого випромінювання з'являються частоти, що представляють собою. [Читати далі].

Поглинання світла. Закон Бугера Взаємодія світла з речовиною Поширюючись в речовині електромагнітне поле світлової хвилі викликає вимушені коливання зв'язаних зарядів (електронів, іонів). Коливаються з частотою. [Читати далі].

Розсіюванням світла називається явище перетворення світла речовиною, що супроводжується зміною напрямку поширення світла і що виявляється як невласне свічення речовини. Розсіювання світла по фізичному змісту являє дифракцию хвиль на. [Читати далі].

Коливально-обертальний спектр Коливально-обертальний спектр називають також ін фракрасним: спектром. Роздільна здатність звичайного спектрального приладу занадто мала для поділу. При підвищенні тиску або при конденсуванням фаз ці лінії. [Читати далі].

Будова молекул і властивості їх енергетичних рівнів проявляються в молекулярних спектрах - спектрах випромінювання (поглинання), що виникають при квантових переходах між рівнями енергії молекул. Спектр випромінювання молекули визначається структурою її енергетичних. [Читати далі].

Ефекти резонансного розсіювання затушовуються резонансної флуоресценції, до якої раніше їх і відносили. Схематична діаграма енергетичних рівнів атома або молекули і різних процесів взаємодії: а - широкосмугова флуоресценція; б - резонансна. [Читати далі].

Розсіювання світла є характерним властивістю колоїдних розчинів, що відрізняє їх від справжніх. При пропущенні світлового променя через прозору колоїдну систему, то при спостереженні освітлюється судини збоку буде видно шлях проходження променя у вигляді світиться конуса. [Читати далі].