Дисперсия электронная теория

Теория Максвелла установила связь между электрическим, магнитным и оптическим параметрами среды. Однако поскольку, по Максвеллу, е и р. — величины, не зависящие от длины волны света, то явление дисперсии (зависимость показателя преломления от длины волны) оставалось необъясненным в рамках электромагнитной теории. Этот пробел был заполнен после того, как Лорентц предложил электронную теорию, согласно которой диэлектрическая проницаемость среды зависит от длины волны падающего света. [c.7]

ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ ДИСПЕРСИИ [c.269]

Соединение электронных явлений и электромагнитной теории света является заслугой Лоренца — крупнейшего физика, работавшего на рубеже XIX и XX вв., хотя появлению этой фундаментальной теории предшествовал ряд наблюдений, опытов и попыток их обобщения. Создание электронной теории дисперсии послужило шагом к развитию феноменологической электромагнитной теории путем дополнения ее анализом микропроцессов, происходящих в веществе под действием светового поля. Такое описание приводит к хорошему согласию эксперимента и теории, базирующейся на представлениях классической физики. Вопрос в том, как трансформируются введенные понятия при квантовом описании процессов в веществе, требует обсуждения. [c.135]

Но из (2.3) не видно, что п должно зависеть от длины волны света X, тогда как из опыта известно, что существует дисперсия света, т. е. п меняется с изменением длины волны света п = (7 ) ). Объяснения этого факта теория Максвелла, ограничивающаяся для характеристики электромагнитных свойств вещества лишь макроскопическими параметрами (е, р), дать не могла. Необходимо бьшо более детальное рассмотрение процессов взаимодействия вещества и света, покоящееся на углубленном представлении о структуре вещества. Это и было сделано Лорентцом, создавшим электронную теорию (1896 г.). Представление об электронах, входящих в состав атомов и могущих совершать в них колебания с определенным периодом, позволило объяснить явления испускания и поглощения света веществом, равно как и особенности распространения света в веществе. В частности, сделались понятными и явления дисперсии света, ибо диэлектрическая проницаемость е оказывается в рамках электронной теории зависящей от частоты электромагнитного поля, т. е. от длины волны %. [c.22]

Однако для многих других тел, например для стекла и таких жидкостей, как вода и спирты, е гораздо больше п . Так, для воды = 1,75, тогда как е = 81. Кроме того, как уже сказано, показатель преломления зависит от длины волны (дисперсия). Таким образом, выяснилась необходимость дополнения уравнений Максвелла какой-либо моделью среды, описывающей явление дисперсии. Трудности объяснения дисперсии света в рамках представлений электромагнитной теории полностью устраняются электронной теорией, позволившей дать молекулярное истолкование феноменологическим параметрам е и р, и объяснившей одновременно влияние частоты электромагнитного поля на е и, следовательно, на п. [c.540]

Познакомимся несколько детальнее с основами электронной теории дисперсии. О квантовой теории несколько слов будет сказано позднее. [c.549]

Трудности объяснения дисперсии света с точки зрения электромагнитной теории устраняются с помощью электронной теории. Выше (см. гл. 16) мы установили связь между показателем преломления и поляризуемостью атома и молекулы. Наличие дисперсии не нарушает этой связи, но из факта зависимости показателя преломления от длины волны следует, что поляризуемость является функцией частоты света, следовательно, теорию поляризуемости необходимо строить с учетом дисперсионной зависимости. Вообще говоря, наиболее полной теорией является квантовая теория, однако ее рассмотрение выходит за рамки данного учебного пособия. Здесь более подробно познакомимся только с основами электронной теории дисперсии. [c.81]

Задача взаимодействия электромагнитного поля с веществом может решаться как методами классической, так и методами квантовой физики. Мы не будем рассматривать квантовую теорию дисперсии, а познакомимся более детально с основами электронной теории дисперсии. [c.89]

Таким образом, экспериментальные результаты, описанные в 21.1, подтверждаются теорией. В частности, участок ВС кривой АВСО, где показатель преломления убывает с увеличением частоты [( / /со) <0], совпадает с максимумом коэффициента поглощения, чем устанавливается в рамках электронной теории дисперсии связь между коэффициентом поглощения и показателем преломления вблизи линии поглощения. [c.97]

Теорию нормального эффекта Зеемана разработал Лоренц. Из классической электронной теории дисперсии следует, что оптические процессы в атоме обусловлены движением электронов. Монохроматическое излучение рассматривается при этом как результат движения электрона по простому гармоническому закону, т. е. под действием квазиупругой силы. При включении магнитного поля на осциллирующий электрон начинает действовать сила Лоренца [c.104]

Объяснение оптической дисперсии окажется более затруднительным. Классические теории (включая электронную теорию) описывают лишь усредненный результат этого явления, которое вызвано сложными элементарными взаимодействиями между излучением и атомами мы будем здесь, несомненно, вынуждены тщательно отличать истинное движение энергии от распространения суммарного интерференционного состояния. Вид резонанса, проявляющийся в изменении показателя преломления, более не представляется несовместимым с прерывностью света. [c.639]

Изложение современных фундаментальных понятий оптики построено в учебнике на основе требования единства эксперимента и теории. Наряду с традиционными вопросами рассмотрены статистические и когерентные свойства квазимонохроматического излучения, спектральное разложение, электронная теория дисперсии, основы нелинейной оптики. Большое внимание уделено свойствам лазерного излучения и применению лазеров в физическом эксперименте. К каждому параграфу даны контрольные вопросы и задачи. [c.2]

Содержание пособия соответствует действующей программе курса общей физики для физических специальностей вузов. От существующих учебных пособий оно отличается тем, что в нем в сравнительно небольшом объеме наряду с традиционными вопросами строже и подробнее, чем это обычно принято, рассматриваются статистические и когерентные свойства квазимонохроматического излучения, спектральное разложение, электронная теория дисперсии, оптические резонаторы, разрешающая сила оптических и спектральных приборов, фотоэлектрические измерения, основы нелинейной оптики. Большое внимание уделяется объяснению свойств лазерного излучения и применению лазеров в оптическом эксперименте. Изложение учебного материала проводится на основе электромагнитной теории света, с соблюдением требования единства теории и эксперимента, обязательного при изучении курса общей физики. [c.6]

Характеризующая распространение монохроматической волны восприимчивость х(ы) зависит от частоты волны ы. Об этой зависимости говорят как о законе дисперсии восприимчивости. Вид функции х(ы) определяется структурой вещества. Ее можно рассчитать в рамках той или иной идеализированной модели. Сравнительно простой оказывается модель для вещества с малой плотностью (газы, плазма), рассматриваемая в классической электронной теории дисперсии (см. 2.3). В плотном материале (конденсированные среды) атомы расположены тесно и сильно взаимодействуют друг с другом. Собственные частоты ыо и коэффициенты затухания у атомных электронов в плотном веществе из-за этих взаимодействий будут иными, чем у свободных атомов. Кроме того, локальное поле, действующее на отдельный атом в плотном веществе, отличается от среднего макроскопического поля Е. Все это приводит к тому, что точное вычисление функции х(ы) (теория дисперсии) для плотного вещества представляет собой трудную задачу, которая решена только для некоторых особенно простых веществ. [c.77]

Происхождение названия аномальная дисперсия связано с тем, что у всех прозрачных веществ, которые были к тому времени изучены, показатель преломления возрастает с частотой, т. е. дисперсия нормальная , получившая теоретическое объяснение в работах Френеля и Коши. После создания электронной теории дисперсии стало ясно, что аномальная дисперсия должна наблюдаться у всех веществ в тех областях спектра, где имеется сильное поглощение. [c.91]

Различие скоростей этих волн можно объяснить на основе электронной теории дисперсии. Одинаковым смещениям оптического электрона атома вдоль оптической оси и в перпендикулярном на- [c.176]

Компоненты тензора диэлектрической проницаемости для той или иной модели среды могут быть рассчитаны на основе электронной теории дисперсии. В рамках феноменологической теории (которая положена в основу дальнейшего рассмотрения) их можно считать параметрами, определяемыми на опыте. [c.182]

Согласно электромагнитной теории света свойства среды для оптического диапазона длин волн характеризуются показателем преломления п = д/е, где е — диэлектрическая проницаемость вещества. На основании классической теории дисперсии показано, что величина п зависит от частоты электромагнитного поля, т. е. среда обладает дисперсией. Современная теория дисперсии может быть построена как при использовании классических представлений взаимодействия световой волны с веществом, так и с квантово-механических позиций. Будем опираться на классическую электронную теорию дисперсии, в которой учитывается воздействие проходящей через вещество световой волны не связанные электроны этого вещества с учетом или без учета силы торможения. [c.51]

Для выполнения конкретных расчетов необходимо получить соотношение, связывающее показатель преломления с длиной волны (частотой). Классическая электронная теория дисперсии приводит к формуле [c.54]

Этот вывод теории Максвелла очевидно неверен, если считать е постоянной величиной, не зависящей от частоты С. Электронная теория вещества восполняет этот пробел формальной электромагнитной теории С. и дает на основании представления об элементарных электромагнитных резонаторах правильную зависимость е от п (см. Дисперсия света). Из [c.147]

Формула (15) не только объясняет функциональный вид эмпирического уравнения Фарадея (12), но и позволяет теоретически пред-вычислять постоянную Е, если известна дисперсия вещества, т. е. - . Полное согласие опыта с формулой (15) получается однако только для газообразного водорода для остальных веществ правилен только порядок величины вычисляемой постоянной. Расхождение теории и опыта объясняется тем, что теория развита в предположении газообразной среды, состоящей ив атомов, дающих нормальный эффект Зеемана, но для большинства исследованных объектов эти условия не удовлетворяются. Ф-ла (15) выведена на основании приближенного соотношения (14), к-рое м. б. справедливым только для областей, далеких от полос поглощения. Возможно однако построить более строгую и полную теорию явления (Друде, Фохт, Лоренц и др.) на основе общей теории дисперсии. От обычной теории дисперсии эта теория отличается тем, что вводится нек-рая внешняя магнитная сила (1), действующая на электрон и вызывающая прецессионное вращение. Получаемые ф-лы в общем случае весьма сложны соотношения упрощаются для областей, близких к какой-либо определенной линии поглощения. В этом случав с достаточным приближением можно принять л/о ез н [c.198]

Лорентц в электронной теории обобщил формулу (110.6), учтя дисперсию света. Формулу Лорентца легко получить и в теории относительности. Надо только учесть допплеровское изменение длины волны, возникающее при течении воды. Обозначим через % длину световой волны (в вакууме) в неподвижной системе отсчета S, а через —в системе S, относительно которой вода [c.668]

Электронная теория Лоренца позволила выяснить физ. смысл постоянных г, ц, о, входящих в матер, ур-ния Максвелла п характеризующих электрич. и магн. св-ва в-ва. На её основе были предсказаны или объяснены нек-рые важные электрич. и оптич. явления (нормальный Зеемана эффект, дисперсия света, св-ва металлов и т. д.). [c.352]

Классическая теория дисперсии, предложенная впервые Г. А. Ло-рентцем, основана на воздействии светового поля (электромагнитной волны) на связанные электроны атомов с учетом их торможения. Согласно электронной теории дисперсии, диэлектрик рассматривается как совокупность осцилляторов, совершающих вынужденные колебания под действием светового излучения. [c.269]

При таком построении курса естественным является дальнейший переход к объяснению разнообразных физических явлений, связанных с учетом действия поля световой волны на электроны и ионы. Эти приложения электронной теории существенны для решения многих принципиальных вопросов кроме традиционного рассмотрения электронной теории дисперсии дается представление о молекулярной теории вращения и решаются некоторые другие 1адачи, в частности проводится ознакомление с основами нелинейной оптики. [c.7]

В этой главе рассмотрено действие поля световой волны на движение заряженных частиц, связанных в атоме квази ругими силами. Решение данной задачи позволит понять разнообразные физические явления, истолкование которых невозможно с позиций классической электромагнитной теории света. Так, например, кроме подробно рассмотренной дисперсии вещества, привлечение электронной теории позволяет рассмотреть основы нелинейной оптики, своеобразное свечение ряда веществ при возбуждении их частицами, скорость которых удовлетворяет соотношению и > с/п, количественно исследовать вращемие плоскости поляризации в веществе, помеп енном в продольное магнитное поле, а также решить ряд других актуальных задач. [c.135]

Соотношение (4.8) совпадает с выражением (4.1), в котором соответствующие константы должны были определяться из экспериментальных данных. Следовательно, появляется возможность проверки электронной теории дисперсии, так как константы А и В можно оценить как из наблюдаемой на опыте зависимости л(Х), так и по формулам (4.9). При таком сравнении нужно определить из газокинетических данных концентрацию атомов N и правильно оценить число излучающих электронов в атоме. Задавшись известным значением удельного заряда электрона q/m, можно оценить частоту собственных колебаний озо и сравнить ее с имеющимися в литературе данными о полосах поглощения исследуемого вещества в ультрафиолетовой области спектра. Используя соотношение В/А =. nm /(Nq ), можно сравнить экспериментально найденное значение констант с рассчитанными. В этом случае не нужна детальная идентификация спектра поглощения (В/А не зависит от giq) и, как уже указыва./юсь, необходимо лишь правильно оценить концентрацию атомов и число излучающих электронов. [c.143]

Перейдем теперь к сравнению теоретических результатов с данными опыта. Наблюдается несомненная аналогия между изменением показателя преломления (рис. 4.6), найденным по формулам (4. 25), и упоминавшимися выше результатами экспериментальных исследований поглощения и преломления света различными красителями (см. рис.4.2). В согласии с данными Кундта и других участок ВС кривой AB D, где показатель преломления убывает с частотой дп1да> < 0), совпадает с максимумом коэффициента поглощения. Таким образом, в рамках электронной теории дисперсии решена еще одна важная задача и установлена связь коэффициента поглощения и показателя преломления света вблизи линии поглощения. [c.151]

Дело обстоит гораздо слоЖ1нее, когда излучение распространяется в материальной среде. С точки зрения электронной теории взаимодействие излучения и вещества заключается в воздействии электромагнитной волны на электрические заряды, входящие в состав атомов вещества. Это воздействие сводится к возбуждению колебаний электронов в такт с колебаниями проходящей через среду электромагнитной волны, в результате чего возбужденные колебания зарядов приводят к испусканию вторич нт.ьх электромагнитных волн. Для отдельного изолированного атома излучение вторичных волн той же частоты, что и падающая волна, описывается косинусоидальной диаграммой испускания по различным направлениям [Л. 15]. Вторичные волны, испускаемые соседними атомами, оказываются когерентными и интерферируют друг с другом. В результате такой интерференции излучение среды в стороны почти полностью нивелируется, а взаимная интерференция иер-вичной и вторичных волн, приводит к возникновению результирующей волны, которая распростраияется в первоначальном направлении, но с фазовой скоростью, мень-щей, чем скорость излучения в вакууме. Таким образом, следствием взаимодействия излучения е атомами и молекулами вещества является прежде всего уменьшение скорости распространения излучения в реальной среде по сравнению с вакуумом. Если при этом скорость распространения излучения в среде. меняется с частотой, то будет происходить так называемая дисперсия электромагнитных волн в данной среде. [c.32]

Характер Д. о. в. зависит от свойств п строения вещества и от того физ, процесса, к-рый создаёт вращение. Классич. электронная теория, моделирующая молекулу двумя связанными между собой, близко расположенными осцилляторами, объясняет воаникновенле оптич. активности наличием разности фаз световой волны в местах нахождения осцилляторов. Эта модель качественно неплохо описывает и ход вращат. дисперсии. Точный расчет хода Д. о. в. требует применения методов квантовой электродинамики с учётом мультипольных моментов переходов и затруднён вследствие сильной чувствительности явления к межмолекулярным взаимодействиям [1—4]. [c.648]

Выражаемая формулой (2.41) зависимость показателя преломления от длины волны (с некоторыми эмпирическими константами А и В) была предсказана Френелем и Коши задолго до появления электронной теории дисперсии. Во многих случаях она дает удовлетворительное описание экспериментальных данных. Сравнение теоретической зависимости (2.41) с экспериментально наблюдаемой позволяет определить значения констант А и В для конкретной среды. При этом появляется возможность проверки электронной теории дисперсии, так как константы А к В можно оценить по (2.42) и (2.43). Для такой оценки нужно зиать концентрацию N атомов и собственную частоту Ыо. В тех случаях, когда сведения о частоте ыо отсутствуют, можно оценить отношение В/А, которое [см. (2.42), (2.43)] не зависит от ыо, и полученную оценку сравнить с опытными дан- [c.87]

В электронной теории дисперсии зависимость показателя преломления от частоты в разреженных газах и парах описывается выражением (2.51). В окрестности одиночной линии поглощения на частоте ыол можно оставить в (2.51) только слагаемое с ыо. Пренебрегая у по сравнению с ып — ы , получаем для и(ы) следующее выражение (формула Зельмейера) [c.251]

Чтобы составить представление о нелинейной поляризуемости молекулы, будем исходить из простой модели, лежащей в основе классической электронной теории дисперсии (см. 2.3). Согласно этой модели, смещение x(t) оптического электрона из положения равновесия в поле световой волны E(t) описывается уравнением т х=еЕ F, где F — сила, удерживающая электрон в положении равновесия. В первом приближении, соответствующем линейной оптике, предполагается квазиупругий характер этой силы, т. е. ее пропорциональность смещению из равновесия F=—kx, что отвечает квадратичной зависимости потенциальной энергии элек-трона от его смещения U(х)= /гкх . В следующих приближениях нужно учесть члены более высокой степени при разложении U (х) в ряд по степеням смещения из равновесия [c.482]

Как иужно видоизменить модель, используемую в классической электронной теории дисперсии, чтобы объяснить нелинейную поляризуемость молекул [c.488]

Лоренц (ЬогеШг) Хендрик Антон (1853-1928) — известный нидерландский физик-теоретик. Окончил Лейденский университет (1872 г.). Научные труды относятся к областям электродинамики, термодинамики, статистической механики, оптики, квантовой теории, атомной физики и др. Создал классическую электронную теорию вещества, базирующуюся на анализе движения дискретных зарядов, и на основе ее, в частности, вывел зависимость диэлектрической проницаемости от плотности диэлектрика (формула Лоренца-Лоренца), дал выражение для силы, действую1цей на движущийся в электромагнитном поле заряд (сила Лоренца), развил теорию дисперсии света. Предсказал явление расщепления спектральных линий в сильном магнитном поле (Нобелевская премия (совместно с П. Зееманом) в 1902 г.). Создал электродинамику движущихся сред. Вывел в 1904 г. формулы, связывающие между собой пространственные координаты и моменты времени одного и того же события в разных инерциальных системах отсчета (преобразование Лоренца). Впервые получил зависимость массы электрона от скорости. Своими работами подготовил переход к квантовой механике и теории относительности. Ряд исследований по кинетической теории газов, кинетике твердых тел, электронной тео рии металлов (1904 г.). [c.261]

Взаимодействия вещества и С. Вещество оказывает различные влияния на распространение света, меняя его направление, скорость, состояние поляризации и частоту. Формальная теория Максвелла, характеризующая вещество только материальными константами (диэлектрической постоянной и Цроводимостью), не в состоянии объяснить этих влияний или л е объясняет их только вплоть до нек-рых постоянных, остающихся в теории нерасшифрованными. Электронная теория вещества, даже в ее наиболее общем, не детализированном виде в сочетании с электромагнитной теорией света значительно расширяет круг явлений, поддающихся кла ссич. объяснению (см. Отражение света, Дисперсия света, Вращение плоскости поляризации. Поляризация света. Рассеяние свет.а). Основой этого объяснения является представление об элементарных электромагнитных резонаторах, из которых построено вещество, взаимодействующее со световыми волнами. Квантовые свойства вещества и С. ограничивают однако точность выводов классической теории С. и в этой области. Это проявляется особенно отчетливо в явлениях рассеянрш С. и при расчете констант, характеризующих распространение С. в веществе. Наиболее резко квантовые свойства С. проявляются однако в его действиях на вещество. Виды действий С. могут быть различными в зависимости от конгломерата вещества, на к-рый действие производится. Элементарные частицы (электроны и протоны) могут испытывать только механич. действие—световое давление. Величина этого давления определяется оличеством движения [c.149]

Эта трудность связана с тем, что коэффициент преломления в этой теории — постоянная величина, равная ( [х) , что никак не объясняет явление дисперсии. Удовлетворительное объяснение дисперсии и э( к )екта увлечен11я дано Лоренцем в его электронной теории [149] (см. также Розенфельд [211]). В соответствии с теорией Лоренца, эфир вообще не увлекается преломляющей средой и всегда покоится в определенной инерциальной системе — абсолютной системе. Предполагается, что материальная среда состоит из атомов, которые содержат в себе как положительно, так и отрицательно заряженные [c.22]

Из сказанного здесь ясно, что теория Максвелла в том виде, как она излагалась в 2, 3, нуждается, если речь идет о распространении электромагнитных волн в телах, в существенных усовершенствованиях. Такие усовершенствования были внесены в нее Г. Лорентцом на основе представления об электронах [электронная теория). Объяснение дисперсии с точки зрения электронной теории будет изложено в гл. VIII, 9. [c.274]

В случае слабых магнитных полей кинетическое рассмотрение не приводит (при произвольном законе дисперсии электронов) к чему-либо новому по сравнению с результатами чисто феноменологической теории. Характер зависимости компонент тензора проводимости а з от магнитного поля в этом случае соответствует просто разложению по степеням В с учетом требований, налагаемых принципом симметрии кинетических коэс ициентов (см. VIII, 21). [c.426]

Исследования закономерностей расположения спектральных линий различных элементов, а также попытки количественно описать характеристики самих линий (полуширина, форма огибающей, тонкая структура и т. п.) фактически завершили историю традиционной волновой оптики. Электронная теория дисперсии Лоренца стала вершиной достижений кляггической физики в области излучения. Она смогла объяснить естественную ширину спектральной линии, эффекты ударного и донлеровского уширения, позволила подвести количественные критерии под понятия когерентности и монохроматичности, наконец 01И1-сать интерференционные и дифракционные явления на языке затухающих волн и волновых цугов. [c.24]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...