ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Рассеяние света из "Общий курс физики Оптика Т 4 " Чем меньше объем У, тем больше относительные флуктуации плотности в нем. [c.597] Из них видно, что в среде появляется дополнительная поляризация ЬР, определяемая выражением (98.3), так что каждый малый элемент объема среды б У получает дополнительный дипольный момент бУ-бР. Меняясь во времени, он излучает электромагнитные волны как колеблющийся диполь Герца. Это и есть свет, рассеянный элементом объема б К. [c.599] Формула (98.12), очевидно, останется без изменения. [c.601] Теперь рассеянный свет будет поляризован частично. Полная линейная поляризация будет наблюдаться только в тех случаях, когда линия наблюдения ОА перпендикулярна к направлению распространения падающего света, так как в этом случае дипольный момент ру излучения не дает. [c.601] Величина у называется коэффициентом рассеяния. [c.601] Закон Рэлея качественно подтверждается уже ранними исследованиями Тиндаля, который наблюдал, что белый свет при рассеянии становится синеватым. На основе этих наблюдений Тиндаль высказал мысль, что синий цвет и поляризация неба определяются рассеянием солнечного света на мелких частицах пыли, всегда имеющихся в достаточном количестве в земной атмосфере. [c.602] Количественная теория была развита Рэлеем. Если бы рассеяния света не было, то небо было бы совершенно черным. На этом черном фоне звезды и другие небесные светила выделялись бы более ярко и контрастно. Именно таким видят небо космонавты из космических кораблей. При наличии же атмосферы значительная доля прямого солнечного излучения рассеивается в стороны. Она тем больше, чем короче длина волны. Поэтому рассеянный свет обогащен короткими волнами, чем и объясняется синий цвет неба. При восходе и заходе Солнца прямой солнечный свет проходит через большую толщу атмосферы, и при этом большая часть коротковолнового излучения теряется на рассеяние. Из прямого света до поверхности Земли доходят преимущественно красные лучи. Вот почему при восходе и заходе Солнце красное. Так же объясняется красный цвет зари. [c.602] Поле Е, Н рассеянного излучения в общем случае можно рассчитать с помощью уравнений (98.2). В них теперь е означает среднее значение диэлектрической проницаемости среды, а бе — ее флуктуацию. Решение можно получить мет.одом последовательных г,риближений. В нулевом приближении в уравнениях (98.2) пренебрегаем неоднородностями среды, т. е. правыми частями. Тогда рассеянного излучения Е, Н не будет — останется только падающая волна Е( , На- Для нахождения первого приближения в правых частях (98.2) заменяем поле Е его значением о в нулевом приближении. Решая полученные уравнения, находим Е и Н, а затем Е я Н ъ первом приближении. Используя полученное решение,уточняем правые части уравнений (98.2) и находим Е и Н во втором приближении, и т. д. [c.603] Соответствующее электрическое поле будет пропорционально б/У и б е. [c.603] Формула (98.19) была впервые получена Рэлеем в 1899 г., но недостаточно обоснована им. Рэлей вывел ее в предположении, что рассеяние происходит на отдельных молекулах газа, которые ведут себя совершенно аналогично независимым шарикам, о которых шла речь при выводе формулы (98.14). Результирующую интенсивность рассеянного света он вычислял, складывая интенсивности рассеянных волн от отдельных молекул, как если бы эти волны были неко-герентны. Он полагал, что некогерентность возникает из-за теплового движения молекул, но не учитывал явно флуктуации числа частиц в рассеивающих объемчиках. [c.604] Мандельштам в 1907 г. указал, что если бы все (одинаковые) малые пространственно неподвижные объемчики б/У содержали одинаковое число молекул, то излучаемые ими вторичные волны были бы когерентны, независимо от того, движутся в них молекулы или нет. При сложении напряженносхей полей таких волн происходило бы интерференционное гашение их во всех направлениях, за исключением направления падающей волны. [c.604] Если молекулы газа анизотропны, например СОг, то наблюдаются, отступления от изложенной теории.. Прежде всего, есл падаюц ий свет поляризован линейно, то рассеянный свет поляризован только частично, а не полностью, как требует эта теория. Такая деполяризация рассеянного света вызывается именно анизотропией молекул. Пусть электрический вектор падающей волны параллелен оси X. Если бы молекула была изотропна, то ее индуцированный дипольный момент р = Е имел бы то же направление. Свет, рассеянный молекулой, получился бы поляризованным линейно, с плоскостью колебаний, проходящей через ось диполя р и линию наблюдения. Но если молекула анизотропна, то параллельности между р м Е, вообще говоря, уже не будет. Появятся составляющие вектора р вдоль осей У и Z. А так как при тепловом движении ориентация молекулы в пространстве непрерывно и беспорядочно меняется, то поляриауемости молекулы вдоль координатных осей X, V, 1 будут также флуктуировать. Составляющие Ру и р, дают рассеянные волны, поляризация которых отлична от поляризации излучения, даваемого составляющей рх- Это и приводит к деполяризации рассеянного света. [c.605] Флуктуации в ориентации анизотропных молекул вызывают не только деполяризацию, но и влияют на интенсивность рассеянного света. Однако в такие детали теории мы входить н.е можем. [c.605] Формула Эйнштейна учитывает не все причины рассеяния света. В частности, она не учитывает флуктуации анизотропии в случае жидкостей, состоящих из анизотропных молекул. Учет этого обстоятельства увеличивает интенсивность рассеянного света и объясняет его деполяризацию. В случае жидкостей соответствующие теоретические расчеты, конечно, не столь надежны, а их согласие с опытом не такое хорош , как в случае газов. [c.607] Вернуться к основной статье