ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Мандельштам, М. Смолуховский, А. Эйнштейн Объяснение Рэлея неправильно, но формула верна из "Введение в синергетику " Исходя из подобных фактов, Рэлей позднее понял, что рассеяние вызывается не посторонними частицами, а самими молекулами воздуха. Такое рассеяние света стали называть рэлеевским, или молекулярным рассеянием. [c.137] Как количественно получить результат об интенсивности рассеяния в этом случае Оказывается можно вновь воспользоваться моделью линейного осциллятора. [c.137] Задача. Постройте зависимость (2 д/ о) 1т — /(ш). Найдите максимум 1тЛ (а ) и ширину полосы на половине ее максимальной высоты. Аналогично постройте зависимость (2а о/ о) кеХ =7, (( ), на й-дите максимальные и минимальные значения этой функции и вычислите разность частот между двумя экстремумами. [c.139] В спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (см., например, [42, гл. 14]) определяют первую производную от /(а ) по частоте возбуждения. Кривая а /(а )/ а похожа на функцию f ш). Вычислите положение, величины и разность частот между экстремумами на кривой зависимости 1/ ш)/ 1ш в функции от и и сравните с контуром /, (и ). Кстати, его шшвают контуром линии дисперсии. [c.139] Опять нужно было искать объяснение физической природы рэле-евского рассеяния. Такое объяснение было найдено в 1908 г. польским физиком Марианом Смолуховским, а соответствующая теория рассеяния света в жидкостях и газах была создана в 1910 г. Альбертом Эйнштейном. [c.140] Великого Эйнштейна не нужно представлять читателям. Несколько слов о М. Смолуховском. Родился он в Фордербрюле близ Вены. Окончил Венский университет, работал во Львовском университете, а затем в Краковском, где в последний год жизни был ректором. Основные работы посвящены молекулярной физике, термодинамике, статистической физике. Так он создал теорию броуновского движения, исходя из кинетического закона распределения энергии. Эта теория доказала справедливость кинетической теории теплоты, Способствуя ее окончательному утверждению. Им создана теория термодинамических флуктуаций, которая нанесла удар гипотезе тепловой смерти Вселенной, следовавшей из классической трактовки второго начала термодинамики. [c.140] Смолуховский понял, что молекулярное рассеяние света вызывается тепловыми флуктуациями показателя преломления среды. Они и делают среду оптически мутной. Появился новый термин — флуктуация . Что это такое Заглянем в Физический энциклопедический словарь . Находим Флуктуации — случайные от191бнения наблюдаемых значений физических величин от их средних значений. Для макроскопических систем наблюдаемые значения физических величин с очень большой точностью совпадают с их статистическими средними, а сколько-нибудь значительные флуктуации встречаются редко.. ..Флуктуации классических физических величин связаны с конечностью числа частиц в системе... [75]. [c.140] При макроскопическом описании именно среднее значение плотности р и принимается за плотность газа. Понятно, что, когда в объеме V находится одна или несколько молекул, отклонения, мгновенных значений плотности р от ее среднего значения р весьма велики ведь они сравнимы с самим значением р. Если увеличивать объем V, т.е. увеличивать в нем число молекул, то отклонения от средней плотности становятся все меньше и меньше. Так что для больших объемов флуктуации плотности незаметны, и их можно не учитывать. [c.141] Теперь определение из словаря стало понятным. [c.141] Задача. Потренируйтесь сами введите понятие давления газа с молекулярной точки зрения объясните флуктуации давления во времени выясните, при каких условиях и как можно ввести среднюю величину давления. [c.141] Рассмотрим еще один наглядный пример проявления флуктуаций в газе. На рис. 5.2 схематически изображен закрытый сосуд, разделенный перегородкой АА на две одинаковые части. Предположим, что в части сосуда, обозначенной цифрой 1, находится N молекул идеального газа а в части 2 их нет. Если в какой-то момент времени мгновенно удалить перегородку АА, то газ начнет расширяться, и молекулы из части 1 будут переходить в часть 2. [c.141] Подобные процессы имеют место и в жидкостях. Но молекулы в жидкости связаны силами сцепления (одна молекула тянет за собой другую), и флуктуации в соседних областях жидкости нельзя считать независимыми. Кстати, именно из-за сил сцепления плотность жидкости много больше плотности газа. [c.141] Напомним, что идеальным называется такой газ, в котором можно пренебречь взаимодействием между молекулами. [c.141] Отсюда и следует, чр поляризуемость именно такая, какая должна быть в формуле (17). [c.143] Зельмейер получил эту формулу в 1871 г. при построении механической теории эфира. Как указал Рэлей, эта формула была впервые получена в механической теории дисперсии в 1869 г. Максвеллом как решение экзаменационной задачи (причем в формулы Максвелла входили и члены с затуханием) [61]. [c.143] Заглянем опять в Физический энциклопедический словарь , где находим следующее определение. [c.143] В основе рассеяния лежит дифракция волн на обусловленных флуктуациями неоднородностях среды, ъ которых скорость распространения волны отличается от среднего значения этой скорости для данной среды... [c.143] ТО вторичные волны, возникающие на различных неоднородностях, оказываются некогерентными между собой, так как расстояние от места возникновения всех отдельных вторичных волн до каждой точки наблюдаемой дифракционной картины хаотически изменяется, вследствие этого хаотически изменяются и фазы всех вторичных волн. Поэтому вторичные волны не интерферируют между собой, и вместо образования дифракционной картины происходит сложение энергии всех вторичных волн, распространяющихся от различных неоднородностей в одном и том же направлении. Пока размеры неоднородностей не превосходят длины волны, вторичная волна от каждой из неоднородностей распространяется в виде сферической волны, т.е. с одинаковой амплитудой во всех направлениях, а значит и весь объем в целом посылает вторичные (рассеянные) волны во всех направлениях... В этом и заключается явление рассеяния волн. В таком чистом виде рассеяние волн наблюдается, например, при распространении света в газах (молекулярное рассеяние света) [75]. [c.144] Вернуться к основной статье