ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОПТИКА Классическая теория дисперсии света из "Общий курс физики Оптика Т 4 " Пересечем поверхность волновых векторов плоскостью падения— в сечении получатся две кривые (рис. 296). Отложим от точки О вдоль границы раздела тангенциальную составляющую Л/ = Лхг волнового вектора й и из конца этой составляющей восстановим перпендикуляр к границе раздела. Он пересечет указанные две кривые, вообще говоря, в двух точках А п В. Соединив эти точки с точкой О, получим два вектора ОА и 6В, каждый из которых может быть волновым вектором преломленной волны. [c.515] Тем самым определятся направления волновых нормалей N и соответствующие им значения нормальных скоростей. Поверхность волновых векторов позволяет построить поверхность нормалей, а затем лучевую поверхность и найти направления соответствующих лучей и лучевые скорости. Векторы ЛГ и 5 определят направление магнитного поля Н, поскольку оно перпендикулярно к плоскости М, 8). Определятся и направления векторов О я Е, т. ё. поляризация обеих волн в кристалле. В общем случае направления лучей и волновых нормалей не совпадают. В оптически двуосных кристаллах оба луча, как правило, выходят из плоскости падения. [c.515] Если волна падает на кристалл из изотропной среды, то она может быть поляризована как угодно. В кристалЛ она вступит в виде двух линейно поляризованных волн...Если же первая среда также кристаллическая, то в направлении могут распространяться две волны с различными поляризациями и с различными нормальными скоростями. Их надо рассматривать как независимые волны. Каждая из них в кристалле расщепится на две линейно поляризованные волны. Во второй среде получится всего четыре волны. [c.515] Если вместо величины к = со/у откладывать величину сЬ, т. е. показа-1 ль преломления п, то получится поверхность, подобная поверхности волновых векторов. В кристаллооптике ее называют индикатрисой или поверхностью показателей преломления. Радиус-вектор этой поверхности дает значение показателя преломления для плоской волны, нормаль которой совпадает по направлению с этим радиусом-вектором. [c.515] Отсутствие дисперсии у межзвездного пространства доказывается астрономическими наблюдениями над затмениями двойных звезд. Допустим, например, что красные лучи в межзвездном пространстве распространяются быстрее синих. Тогда при начале затмения должно было бы наблюдаться изменение цвета звезды от нормального к синему, а при окончании — от красного к нормальному. При колоссальных расстояниях до звезд этот эффект не мог бы ускользнуть от наблюдения, даже если бы разница в скоростях красных и синих лучей оказалась ничтожно малой. В действительности в видимой области спектра он обнаружен не был. Еще Араго на основании своих наблюдений над двойной звездой Альголь пришел к заключению, что разность между скоростями красных и синих лучей во всяком случае не может превышать одной стотысячной скорости света. [c.517] Конечно, отсутствие дисперсии видимого света в межзвездном пространстве экспериментально доказано лишь с той точностью, Которую может обеспечить эксперимент. Наблюдения над пульсарами с помощью современных радиоприемных устройств позволили установить наличие дисперсии межзвездного пространства в oблa т радиодиапазона (см. 87). [c.517] В классической теории Г. А. Лорентца строение колеблющихся систем — атомов и молекул — и их колебания описываются на основе классических представлений о движении и законов Ньютона. В нашем курсе мы можем в основном ограничиться только такой классической теорией. Теоретическому рассмотрению проще всего поддается дисперсия в газах, так как в этом случае в первом приближении можно не учитывать сложное взаимодействие атомов и молекул среды. Для не очень плотных газов основные предположения теории выполняются с меньшей натяжкой, чем в случае конденсированных сред. Поэтому экспериментальную проверку этих предположений лучше всего производить именно на газах, для которых и теория разработана лучше. В.дальнейшем мы в основном ограничимся этим простейшим случаем. [c.518] Все электроны, входящие в атом, можно разделить на периферийные, или оптические, и электроны внутренних оболочек. На излучение и поглощение света в оптической области спектра оказывают влияние практически одни только оптические электроны. Собственные частоты электронов внутренних оболочек слишком велики, так что их колебания в поле световой волны практически не возбуждаются. Поэтому в теории дисперсии можно ограничиться рассмотрением одних только оптических электронов. [c.518] В разбираемом нами вопросе не играет существенной роли (см. задачу 2 к этому параграфу). [c.519] Все силы, действующие внутри атомов и молекул, имеют электрическую природу. Такими силами определяется и внутренняя структура этих частиц. Однако объяснить этими силами существование и структуру атомов и молекул на основе классических представлений оказалось невозможным. Это было сделано только в рамках квантовой физики. Никаких квазиупругих сил и сил трения, пропорциональных скорости заряженных частиц, в атомах и молекулах нет. Правильная -теория дисперсии должна принимать во внимание только реально существуюи ие силы и основываться на квантовых законах. Такую теорию дает квантовая механика. Од-, нако она приводит к поразительному результату, что в отношении дисперсии и поглои ения света атомы и молекулы ведут себя так, как если бы среда представляла собой набор осцилляторов с различными собственными частотами и коэффициентами затухания, подчиняющихся классическим уравнениям движения Ньютона. [c.519] Собственные частоты и коэффициенты затухания не могут быть вычислены-на основе классической модели. В классической теории на. них надо смотреть как на формально введенные постоянные. Вычисление этих постоянных и раскрытие их истинного физического смысла возможно только в рамках квантовой теории. На классическую же теорию надо смотреть как на теорию, дающую модель диспергирующей среды, которая приводит к правильным окончательным результатам, если к ней применять законы классической механики. [c.519] После этого замечания можно перейти к изложению классической теории дисперсии, не опасаясь, что смысл этой теории будет понят неправильно. [c.519] С помощью этих формул показатели преломления и затухания п и X можно выразить через частоту со и молекулярные параметры N и е т. [c.520] На рис. 297 снлощной линией представлен график функции е = Е (со). При переходе через точку со = соц эта функция претерпевает скачок от +00 до —оо. [c.521] Показатель преломления п представлен штриховой, а показатель затухания х — штрих-пунктирной линией. [c.521] Величина п обращается в нуль на участке, где е (со) 0. [c.521] К модели непоглощающей среды (диэлектрическая проницаемость е всюду вещественна). [c.521] Сравнивая формулу (84.10) с опытом, можно найти коэффициенты С = N eklmk По этим данным можно оценить удельные заряды е /т и вывести заключения относительно природы осцилляторов. Действительно, заряды е по порядку величины не могут существенно отличаться от элементарного заряда е = 4,8-10 ° СГСЭ, а Nu — от числа атомов в единице объема, т. е. от Л двр/Л, где NАь — число Авогадро, р — плотность вещества, А — атомная масса (по старой терминологии — атомный вес). Таким образом. [c.522] В ряде случаев формула (84.14) хорошо выполняется. Так, для воздуха при изменении давления от 1 до 200 атм постоянство удельной рефракции выполняется с ошибкой, не превышающей 0,1%. Нередко удельная рефракция остается приблизительно постоянной даже при переходе вещества из парообразного состояния в жидкое. Так, при ожижении газообразного кислорода (изменение плотности в 800 раз) или конденсации водяного пара (изменение плотности в 1200 раз) удельная рефракция остается постоянной с точностью до 2—3%. Эти факты удивительны, так как в приведенных примерах предположения, в которых выведена формула (84.11), несомненно, не выполняются. Имеется, однако, много случаев отступлений от формулы (84.14). [c.524] Произведение удельной рефракции на атомную массу называется атомной, а на молекулярную массу — молекулярной рефракцией. Таким образом, молекулярная рефракция химического соединения равна сумме атомных рефракций. [c.525] Вернуться к основной статье