İşıq dispersiyası

Elektromaqnit dalğaları təkcə vakuumda deyil, həm də müxtəlif mühitlərdə yayıla bilər. Ancaq yalnız vakuumda dalğaların yayılma sürəti sabitdir və tezlikdən asılı deyil. Bütün digər mühitlərdə müxtəlif tezlikli dalğaların yayılma sürətləri eyni deyil. Mütləq sınma əmsalı maddədəki işığın sürətindən () asılı olduğundan, o zaman sındırma göstəricisinin dalğa uzunluğundan asılılığı eksperimental olaraq müşahidə olunur - işığın dispersiyası.

Vakuumda işığın dispersiyasının olmaması astronomik obyektlərin müşahidələri ilə böyük əminliklə təsdiqlənir, çünki ulduzlararası məkan vakuuma ən yaxşı yaxınlaşmadır. Ulduzlararası fəzada maddənin orta sıxlığı 1 sm 3 -ə 10 -2 atom olduğu halda, ən yaxşı vakuum cihazlarında 1 sm 3 -ə 10 4 atomdan az deyil.

Kosmosda dispersiyanın olmamasına inandırıcı dəlil uzaq ikili ulduzların tutulması ilə bağlı araşdırmalardan əldə edilir. Ulduzun yaydığı işıq impulsu monoxromatik deyil. Tutaq ki, qırmızı və mavi şüalardan ibarətdir və qırmızı şüalar mavi şüalardan daha sürətli yayılır. Sonra, tutulmanın başlanğıcında ulduzun işığı normaldan maviyə, onu tərk etdikdə isə qırmızıdan normala dəyişməlidir. Ulduzdan işığın qət etdiyi nəhəng məsafələrlə qırmızı və mavi şüaların sürətlərindəki cüzi fərq belə diqqətdən qaça bilməzdi. Buna baxmayaraq, təcrübələrin nəticələri göstərdi ki, tutulmadan əvvəl və sonra radiasiyanın spektral tərkibində heç bir dəyişiklik olmayıb. Araqo ikili ulduz Alqolu müşahidə edərək göstərdi ki, qırmızı və mavi dalğaların sürətindəki fərq işıq sürətinin yüz mində birindən çox ola bilməz. Bu və digər təcrübələr bizi inandırır ki, ulduzlararası fəzada işığın dispersiyasının olmaması (müasir təcrübənin əldə etdiyi dəqiqliklə) qəbul edilməlidir.

Bütün digər mediada dispersiya baş verir. Dispersiyaya malik media dispersiv adlanır. Dispersiv mühitlərdə işıq dalğalarının sürəti dalğa uzunluğundan və ya tezliyindən asılıdır.

Beləliklə, işığın dispersiyası maddənin sınma göstəricisinin və ya işıq dalğalarının faza sürətinin tezlik və ya dalğa uzunluğundan asılılığıdır. Bu asılılığı funksiya ilə xarakterizə etmək olar

,

(4.1)

vakuumda işığın dalğa uzunluğu haradadır.

Bütün şəffaf rəngsiz maddələr üçün spektrin görünən hissəsində funksiya (4.1) Şəkil 1-də göstərilən formaya malikdir. 4.1. Dalğa uzunluğu azaldıqca sındırma indeksi daim artan sürətlə artır. Bu halda dispersiya normal adlanır.

Bir maddə şüaların bir hissəsini udursa, udma bölgəsində və onun yaxınlığında dispersiyanın davranışı anomaliya aşkar edir. Müəyyən dalğa uzunluqlarında qırılma indeksi dalğa uzunluğunun artması ilə artır. Belə asılılıq kursuna anomal dispersiya deyilir.

Əncirdə. 4.2 bölmə 1-2 və 3-4 normal dispersiyaya uyğundur. 2-3-cü bölmələrdə dispersiya anomaldır.

Birinci eksperimental tədqiqatlar işığın dispersiyaları Nyutonun (1672) hesabınadır. Onlar günəş şüasının prizmada sınması üsuluna əsasən hazırlanmışdır.

düyü. 4.2

Günəşdən gələn işıq şüası kepenkdəki bir dəlikdən keçdi və prizmada sınaraq ağ kağız vərəqində bir şəkil verdi. Bu vəziyyətdə, yuvarlaq bir çuxurun təsviri qırmızıdan bənövşəyi rəngə qədər rəngli bir zolaqda uzanırdı. Nyuton “Optika” əsərində tədqiqatını belə təsvir etmişdir: Mən çox qaranlıq bir otaqda, pəncərənin qapağında təxminən üçdə bir düym enində yuvarlaq bir çuxurda bir şüşə prizma yerləşdirdim ki, bu dəlikdən daxil olan günəş işığı şüası yuxarıya doğru otağın əks divarına sındı və orada bir prizma meydana gətirdi. günəşin rəngli görüntüsü ... Canlı və parlaq rənglərdən ibarət bir tamaşa, Nəticə mənim üçün çox xoş bir təcrübə oldu.».

Nyuton işığın prizmada sınması nəticəsində yaranan rəng zolağını spektr adlandırdı. Spektrdə yeddi əsas rəng şərti olaraq fərqlənir, tədricən birindən digərinə keçərək, içərisində müxtəlif ölçülü bölmələri tutur (şək. 4.3).

düyü. 4.3

Bu, ağ işığı təşkil edən rəngli şüaların prizma tərəfindən fərqli şəkildə sınması ilə əlaqədardır. Spektrin qırmızı hissəsi orijinal istiqamətdən ən kiçik sapmaya malikdir, bənövşəyi hissə ən böyükdür, buna görə də ən aşağı sındırma indeksi qırmızı şüalar üçün, ən böyüyü bənövşəyi üçün, yəni müxtəlif dalğa uzunluqlarına malik işıq olan bir mühitdə yayılır. müxtəlif sürətlər: bənövşəyi - ən aşağı, qırmızı - ən çox.

Prizmadan çıxan spektrin rəng şüaları bir linza və ya ikinci prizma ilə toplana bilər və ekranda ağ işıq ləkəsi əldə edilə bilər. Bununla belə, spektrdən hər hansı bir rəngli, məsələn, qırmızı rəngli rəngli şüa şüası seçilib ikinci prizmadan keçərsə, şüa qırılma səbəbindən yayınacaq, lakin artıq kompozit tonlara parçalanmayacaq və dəyişməz. rənglər. Buradan belə nəticə çıxır ki, prizma ağ işığı dəyişdirmir, onu tərkib hissələrinə parçalayır. Müxtəlif rəngli şüaları ağ işıqdan ayırd etmək olar və yalnız onların birləşmiş hərəkəti bizə ağ işıq hissi verir.

Nyutonun metodu hələ də qalır yaxşı üsul dispersiyaların tədqiqi və nümayişi. Bərabər sınma bucaqları olan, lakin müxtəlif maddələrdən olan prizmalardan istifadə edərək əldə edilən spektrləri müqayisə edərkən, spektrlərdəki fərqi görmək olar, bu, yalnız spektrlərin fərqli bir sındırma indeksinə görə fərqli bir bucaq altında əyilməsindən ibarət deyil. dalğa uzunluğu eynidir, lakin fərqli dispersiyaya, yəni sınma indeksinin dalğa uzunluğundan fərqli asılılığına görə onlar da qeyri-bərabər uzanırlar.

düyü. 4.4

Müxtəlif materialların prizmalarında dispersiyanı öyrənmək üçün aydın üsul, ilk dəfə Nyuton tərəfindən istifadə edilən çarpaz prizmalar üsuludur. Bu üsulda işıq ardıcıl olaraq iki prizmadan keçir. R 1 Və R 2, onların qırılma kənarları bir-birinə perpendikulyardır (şək. 4.4). Linzalarla L1 Və L2 işıq AB ekranında toplanır. Yalnız bir prizma olsaydı R 1, sonra ekranda rəngli üfüqi zolaq görünəcək. İkinci prizma olduqda, hər bir şüa aşağıya doğru əyiləcək və nə qədər güclü olarsa, prizmada onun sınma əmsalı bir o qədər böyük olar. R 2. Nəticə əyri bir zolaqdır. Qırmızı uc ən az, bənövşəyi uc isə ən çox yerdəyişəcək. Bütün zolaq prizmada dispersiyanın gedişatını vizual olaraq təmsil edəcəkdir R 2.

Əncirdə. Şəkil 4.5-də vakuum və çox yüksək sındırma əmsalı olan şəffaf maddə arasında düz bir interfeysdə ağ işığın sınması göstərilir. Aydınlıq üçün dispersiya nəticəsində yaranan spektr spektrin əsas rənglərinə uyğun gələn ayrı-ayrı şüalarla təmsil olunur. Hesablama şüalardan hansının böyük, hansının isə kiçik bucaqlara sapacağını görməyə imkan verir.

düyü. 4.5

1860-cı ildə fransız fiziki Leroux bir sıra maddələrin sındırma göstəricisini ölçərkən gözlənilmədən aşkar etdi ki, yod buxarı mavi şüaları qırmızıdan daha az sındırır. Leroux kəşf etdiyi hadisəni işığın anomal dispersiyası adlandırdı. Normal dispersiya ilə qırılma əmsalı dalğa uzunluğunun artması ilə azalırsa, anomal dispersiya ilə sınma əmsalı, əksinə, artır. Anormal dispersiya hadisəsi 1871-1872-ci illərdə alman fiziki Kundt tərəfindən ətraflı tədqiq edilmişdir. Eyni zamanda Kundt öz dövründə Nyutonun təklif etdiyi çarpaz prizmalar üsulundan istifadə etmişdir.

Kundt tərəfindən anomal dispersiyanın sistemli eksperimental tədqiqatları göstərdi ki, anomal dispersiya fenomeni udulma ilə bağlıdır, yəni işığın maddə tərəfindən güclü şəkildə udulduğu dalğa uzunluğu bölgəsində anomal dispersiya kursu müşahidə olunur.

Anormal dispersiya ən aydın şəkildə kəskin udma xətləri olan qazlarda (buxarlarda) müşahidə olunur. Bütün maddələr işığı udur, lakin şəffaf maddələr üçün udma bölgəsi və deməli, anomal dispersiya bölgəsi görünən deyil, ultrabənövşəyi və ya infraqırmızı bölgədə yerləşir.

İşığın elektromaqnit nəzəriyyəsinə görə, elektromaqnit dalğasının faza sürəti işığın vakuumdakı sürəti ilə əlaqə ilə bağlıdır.

keçiricilik haradadır və maqnit keçiriciliyidir. Bütün maddələr üçün spektrin optik bölgəsində 1-ə çox yaxındır. Buna görə də, maddənin sınma əmsalı bərabər olacaqdır.

və buna görə də işığın dispersiyası tezlik funksiyası kimi izah olunur. Bu asılılıq qarşılıqlı əlaqə ilə bağlıdır elektromaqnit sahəsi maddənin atomları və molekulları ilə işıq dalğası.

Klassik nöqteyi-nəzərdən işığın dispersiyası elektromaqnit dalğasının dəyişən sahəsinin təsiri altında yüklü hissəciklərin - elektronların və ionların məcburi rəqsləri nəticəsində yaranır. Elektromaqnit dalğasının alternativ sahəsi vaxtaşırı maddənin çoxsaylı mikroskopik yüklərini sürətləndirir. Sahənin sürətləndirdiyi yüklər artıq enerjilərini iki şəkildə itirirlər. Birincisi, enerjini mühitə ötürürlər, ikincisi, hər hansı bir sürətlənmiş yük kimi, yeni dalğalar yayırlar. Birinci halda radiasiya udulur, ikincidə isə davamlı udma və təkrar emissiya hesabına radiasiya mühitdə yayılır. elektromaqnit dalğaları maddə ittihamları.

Bir atoma daxil olan bütün elektronlar periferik və ya optik və daxili qabıqların elektronlarına bölünə bilər. Yalnız optik elektronlar işığın emissiyasına və udulmasına təsir göstərir. Daxili qabıqlardakı elektronların təbii tezlikləri çox yüksəkdir ki, onların salınımları praktiki olaraq işıq dalğasının sahəsi ilə həyəcanlanmır. Buna görə də, dispersiya nəzəriyyəsində insan yalnız optik elektronları nəzərə almaqla məhdudlaşa bilər.

İşığın maddədə yayılması onunla izah olunur ki, atomlarda optik elektronlar elektromaqnit dalğalarının elektrik sahəsinin təsiri altında gələn dalğaların tezliyi ilə məcburi rəqslər həyata keçirirlər. Salınan elektronlar eyni tezlikdə ikincil elektromaqnit dalğaları yayırlar. Bu dalğalar, daxil olan dalğa ilə birləşərək, mühitdə yayılan, vakuumda işığın sürətindən fərqli bir faza sürəti ilə mühitdə yayılan nəticə dalğasını əmələ gətirir.

Dalğa elektron salınımlarının təbii tezliyinə yaxın tezliklər bölgəsində özünəməxsus şəkildə davranır. Bu vəziyyətdə rezonans fenomeni baş verir ki, bunun nəticəsində ilkin dalğanın və ikincil dalğaların faza sürüşməsi sıfıra bərabər olur, elektronların məcburi salınımlarının amplitudası kəskin şəkildə artır və enerjinin əhəmiyyətli dərəcədə udulması baş verir. mühit tərəfindən hadisə dalğaları müşahidə edilir.

Rezonansdan uzaqda, faza sürəti artan tezliklə azalır və sınma göstəricisi artır və buna görə də normal dispersiya müşahidə olunur. Optik elektronların təbii rəqslərinə yaxın tezlik diapazonunda tezliyin artması ilə faza sürəti artır, sındırma göstəricisi isə azalır, yəni anomal dispersiya müşahidə olunur.

düyü. 4.6

Prizmada işığın yayılması. Prizmada işığın dispersiyasını nəzərdən keçirək. Monoxromatik işıq şüası qırılma bucağı olan prizmaya düşsün AMMA və qırılma əmsalı n. Prizmanın üzlərində ikiqat sınmadan sonra şüa ilkin istiqamətdən bucaqla kənara çıxır (şəkil 4.6). Əncirdən. 4.6 göstərir ki. O vaxtdan bəri . Əgər şüanın sol tərəfə düşmə bucağı kiçikdirsə və prizmanın sınma bucağı da kiçikdirsə, bucaqlar da kiçik olacaqdır. Sonra prizmanın hər bir üzü üçün qırılma qanununu yazaraq, bucaqların sinusları əvəzinə onların qiymətindən istifadə edə bilərsiniz, buna görə də . Buradan belə çıxır ki, prizmanın qırılma bucağı , və prizma ilə şüaların əyilmə bucağı.

Kırılma əmsalı dalğa uzunluğundan asılı olduğundan, müxtəlif dalğa uzunluqlu şüalar prizmadan keçdikdən sonra Nyutonun müşahidə etdiyi müxtəlif bucaqlara doğru sapacaq.

Bir prizmadan istifadə edərək işığı bir spektrə parçalayaraq, difraksiya barmaqlığında olduğu kimi onun spektral tərkibini təyin etmək olar. Prizma və difraksiya barmaqlığı ilə alınan spektrlərdə rənglər fərqli yerləşmişdir. Difraksiya ızgarası, əsas maksimum üçün şərtdən aşağıdakı kimi, daha uzun dalğa uzunluğuna malik şüaları daha güclü şəkildə yayındırır. Prizma isə işığın qırılma indeksinə uyğun olaraq spektrə parçalayır, normal dispersiya bölgəsində dalğa uzunluğunun artması ilə azalır. Buna görə də, qırmızı şüalar bənövşəyi olanlardan daha az prizma ilə əyilir.

Fəaliyyəti dispersiya fenomeninə əsaslanan ən sadə spektral cihazın sxematik diaqramı Şek. 4.7. Radiasiya mənbəyi S lensin fokus müstəvisindədir. Lensdən çıxan paralel işıq şüası prizmaya düşür. Prizmanın maddəsində işığın dağılması səbəbindən müxtəlif dalğa uzunluqlarına uyğun gələn şüalar prizmadan müxtəlif açılarda çıxır. Lensin fokus müstəvisində hadisə radiasiyasının spektrinin göstərildiyi bir ekran var.

Bu maraqlıdır!

göy qurşağı

göy qurşağı

Göy qurşağı yağış zamanı baş verən gözəl bir səma hadisəsidir - həmişə insanın diqqətini cəlb etmişdir. Göy qurşağında birindən digərinə rəvan keçən yeddi əsas rəng var. Qövsün forması, rənglərin parlaqlığı, zolaqların eni su damcılarının ölçüsündən və onların sayından asılıdır.

Göy qurşağı nəzəriyyəsi ilk dəfə 1637-ci ildə Rene Dekart tərəfindən verilmişdir. O, göy qurşağının görünüşünü işığın yağış damcılarında əks olunması və sınması ilə izah edib. Rənglərin əmələ gəlməsi və onların ardıcıllığı daha sonra ağ işığın mürəkkəb təbiətini və onun mühitdə yayılmasını açdıqdan sonra izah edildi. Damlanın içərisinə girərək, günəş şüası qırılır və dispersiyaya görə bir spektrə parçalanır; damlanın arxa yarımkürəsindən əks olunan günəş radiasiya spektrinin rəngli şüaları damlanın ön səthindən geriyə çıxır. Buna görə də göy qurşağını yalnız Günəş müşahidəçinin bir tərəfində, yağış isə digər tərəfdə olduqda görə bilərsiniz.

Dispersiyaya görə əks olunan şüalardakı hər bir rəng öz bucağı ilə toplanır, beləliklə, göy qurşağı səmada qövs əmələ gətirir. Göy qurşağındakı rənglər çox aydın şəkildə ayrılmır, çünki damcılar müxtəlif diametrlərə malikdir və bəzi damlalarda dispersiya daha aydın görünür, digərlərində isə daha zəifdir. Böyük damcılar daha dar bir göy qurşağı yaradır, kəskin şəkildə gözə çarpan rənglərlə, kiçik damcılar qeyri-müəyyən və tutqun bir qövs yaradır. Buna görə də, yayda, böyük damcıların düşdüyü bir tufandan sonra, xüsusilə parlaq və dar bir göy qurşağı görünür.

Salam

Salam

Halo atmosferdəki optik hadisələr qrupudur. Onlar sirrus buludları və dumanları əmələ gətirən buz kristalları tərəfindən işığın sınması və əks olunması səbəbindən yaranır. Termin fransız halo və yunan halolarından, günəş və ya ayın ətrafındakı işıq halqasından gəlir. Halo adətən Günəş və ya Ay ətrafında, bəzən də küçə işıqları kimi digər güclü işıq mənbələrinin ətrafında görünür. Halo təzahürləri çox müxtəlifdir: sınma vəziyyətində cənnət qülləsində iridescent zolaqlara, ləkələrə, qövslərə və dairələrə bənzəyir və əks olunduqda zolaqlar ağ olur.

Müşahidə olunan halonun forması kristalların formasından və yerindən asılıdır. Buz kristalları tərəfindən sındırılan işıq dispersiyaya görə bir spektrə parçalanır və bu, halonun göy qurşağı kimi görünməsinə səbəb olur.

Halo, zahirən ona bənzəyən, lakin fərqli, difraksiya mənşəli olan taclardan fərqləndirilməlidir.

yaşıl şüa

yaşıl şüa

Yaşıl şüa günəş diskinin üfüqün altında yoxa çıxdığı və ya üfüqün arxasından göründüyü anda yaşıl işığın yanıb-sönməsi olan nadir optik hadisədir. Yaşıl şüanı müşahidə etmək üçün üç şərt lazımdır: açıq üfüq (çöldə və ya dalğalar olmadıqda dənizdə), təmiz hava və gün batımı və ya günəşin çıxdığı üfüqün buludsuz tərəfi. Yaşıl şüanın normal müddəti cəmi bir neçə saniyədir. Bu hadisənin səbəbi günəş işığının atmosferdə sınması (sınması), onların dağılması, yəni bir spektrə parçalanması ilə müşayiət olunur.

Atmosferdə işığın sınması atmosferdə işıq şüalarının sınması nəticəsində yaranan və uzaq cisimlərin zahiri yerdəyişməsində, bəzən isə onların formasının aşkar dəyişməsində özünü göstərən optik hadisədir. Kırılmanın bəzi təzahürləri, məsələn, üfüqə yaxın Günəş və Ay disklərinin düz forması, ulduzların parıldaması, isti gündə uzaq yer cisimlərinin titrəməsi antik dövrdə artıq müşahidə edilmişdir. Bunun səbəbi atmosferin optik cəhətdən qeyri-bərabər mühit olması, orada işıq şüalarının düz xətt üzrə deyil, müəyyən əyri xətt boyunca yayılmasıdır. Buna görə də, müşahidəçi cisimləri faktiki mövqeləri istiqamətində deyil, müşahidə nöqtəsində şüa yoluna bir tangens boyunca görür. Bu halda, sınma gücü şüanın dalğa uzunluğundan asılıdır: şüanın dalğa uzunluğu nə qədər qısa olarsa, qırılma səbəbindən bir o qədər yüksələcəkdir. Fərqli dalğa uzunluqlu, xüsusilə üfüqün yaxınlığında böyük olan şüalar üçün refraksiya fərqinə görə, çıxan və ya batmaqda olan Günəşin diskinin yaxınlığında rəngli haşiyə müşahidə edilə bilər (yuxarıda mavi-yaşıl, aşağıda qırmızı). Bu yaşıl şüa fenomenini izah edir.

Günəş diskinin qırmızı və narıncı hissələri yaşıl və mavi hissələrdən əvvəl üfüqün altında yerləşir. Günəş şüalarının dağılması özünü ən aydın şəkildə qürubun ən son anında, kiçik bir yuxarı seqment üfüqün üstündə qaldıqda, sonra isə yalnız günəş diskinin ən yuxarı hissəsində görünür. Günəş üfüqün altına düşdükdə, görməli olduğumuz son şüa bənövşəyidir. Ancaq ən qısa dalğalı şüalar - bənövşəyi, mavi, mavi - o qədər güclü səpələnmişdir ki, yer səthinə çatmır. Bundan əlavə, insan gözləri spektrin bu hissəsinin şüalarına daha az həssasdır. Buna görə də, qürubun son anında qırmızıdan narıncıya və sarıdan yaşıla sürətlə rəng dəyişməsi baş verir və batmaqda olan Günəşin son şüası parlaq zümrüd rənginə çevrilir. Bu fenomen yaşıl şüa adlanır.

Günəş çıxanda əks rəng dəyişikliyi baş verir. Doğan Günəşin ilk şüası - yaşıl - sarı, narıncı ilə əvəz olunur və nəhayət, üfüqün arxasından yüksələn işığın qırmızı kənarı göstərilir.

işığın udulması

Elektromaqnit dalğaları maddədən keçdikdə dalğa enerjisinin bir hissəsi atomlarda və molekullarda elektron rəqslərinin həyəcanlanmasına sərf olunur. İdeal homojen mühitdə vaxtaşırı salınan dipollar eyni tezlikdə koherent ikincili elektromaqnit dalğaları yayır və eyni zamanda enerjinin udulmuş hissəsini tamamilə tərk edir. Müvafiq hesablama göstərir ki, müdaxilə nəticəsində ikinci dərəcəli dalğalar ilkin dalğanın yayılma istiqamətindən başqa bütün istiqamətlərdə bir-birini tamamilə ləğv edir və onun faza sürətini dəyişir. Odur ki, ideal homojen mühitdə işığın udulması və istiqamətlər üzrə yenidən paylanması, yəni işığın səpilməsi baş vermir.

Həqiqi maddədə salınan elektronların bütün enerjisi elektromaqnit dalğası şəklində geri buraxılmır, lakin onun bir hissəsi digər enerji formalarına və əsasən istiliyə keçir. Həyəcanlanan atomlar və molekullar bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və toqquşur. Bu toqquşmalar zamanı atomların daxilindəki elektronların rəqslərinin enerjisi bütövlükdə atomların xarici xaotik hərəkətlərinin enerjisinə çevrilə bilər. Metallarda elektromaqnit dalğası sərbəst elektronları salınan hərəkətə gətirir, sonra toqquşmalar zamanı yığılmış artıq enerjini kristal qəfəsin ionlarına verir və bununla da onu qızdırır. Bəzi hallarda, molekul tərəfindən udulmuş enerji müəyyən bir kimyəvi əlaqə üzərində cəmləşə və tamamilə onu pozmağa sərf edilə bilər. Bunlar fotokimyəvi reaksiyalar, yəni işıq dalğasının enerjisi hesabına baş verən reaksiyalardır.

Buna görə də adi maddədən keçərkən işığın intensivliyi azalır - işıq maddədə udulur. İşığın udulmasını enerji baxımından təsvir etmək olar.

Uducu mühitdə yayılan paralel şüaların geniş şüasını nəzərdən keçirək (şək. 4.8). Müstəvidə şüalanma axınının ilkin intensivliyini kimi işarə edək. Mühitdə z yolunu keçərək, şüalanma şüası işığın udulması nəticəsində zəifləyir və onun intensivliyi azalır.

Ortada qalınlığı olan bir hissə seçək. -ə bərabər olan bir yolu keçən işığın intensivliyi -dən az olacaq, yəni. Kəmiyyət ərazidə udulma ilə əlaqədar baş verən radiasiyanın intensivliyinin azalmasını ifadə edir. Bu dəyər sahənin qalınlığı və bu sahəyə düşən işığın intensivliyi ilə mütənasibdir, yəni udma əmsalı haradadır, bu həm maddənin təbiətindən (kimyəvi tərkibi, aqreqasiya vəziyyəti, konsentrasiyası, temperatur) və maddə ilə qarşılıqlı təsir göstərən işığın dalğa uzunluğunda . Absorbsiya əmsalının dalğa uzunluğundan asılılığını təyin edən funksiya udma spektri adlanır.

Müəyyən qalınlıqdakı mühitdən keçən işığın intensivliyinin ifadəsi z, Buqer qanunu adlanır:

-da işığın intensivliyi haradadır, təbii loqarifmin əsasıdır.

Bütün maddələr üçün udma seçicidir. Maye və bərk maddələr üçün asılılıq Şəkil 1-də göstərilənə bənzər bir forma malikdir. 4.9. Bu zaman geniş dalğa uzunluqlarında güclü udma müşahidə olunur. Belə udma zolaqlarının olması işıq filtrlərinin - duzların və ya üzvi boyaların əlavələri olan lövhələrin hərəkətinin əsasını təşkil edir. Filtr udmadığı dalğa uzunluqları üçün şəffafdır.

Metallar işığa praktiki olaraq qeyri-şəffafdır. Bu, onların içərisində işıq dalğasının elektrik sahəsinin təsiri altında hərəkət etməyə başlayan sərbəst elektronların olması ilə əlaqədardır. Joule-Lenz qanununa görə, metalda yaranan sürətlə dəyişən cərəyanlar istilik yayılması ilə müşayiət olunur. Nəticədə işıq dalğasının enerjisi sürətlə azalaraq çevrilir daxili enerji Metal.

düyü. 4.10

Qazlar və ya buxarlar aşağı təzyiqdə olduqda, yalnız çox dar spektral intervallar üçün (şək. 4.10). Bu zaman atomlar praktiki olaraq bir-biri ilə qarşılıqlı təsir göstərmir və maksimallar atomların daxilində elektron rəqslərinin rezonans tezliklərinə uyğun gəlir. Absorbsiya zolağının daxilində anomal dispersiya müşahidə olunur, yəni dalğa uzunluğunun azalması ilə sındırma göstəricisi azalır.

Çox atomlu molekullar vəziyyətində, molekulların içərisindəki atomların vibrasiyalarına uyğun gələn tezliklərdə udma da mümkündür. Lakin atomların kütlələri elektronların kütləsindən on minlərlə dəfə çox olduğundan, bu tezliklər spektrin infraqırmızı bölgəsinə uyğun gəlir. Buna görə də görünən işığa şəffaf olan bir çox maddələr spektrin ultrabənövşəyi və infraqırmızı bölgələrində udulur. Belə ki, adi şüşə ultrabənövşəyi şüaları və yüksək tezlikli infraqırmızı şüaları udur. Kvars şüşələri ultrabənövşəyi şüalara qarşı şəffafdır.

Şüşə və ya polietilen filmin seçici udulması sözdə istixana effekti ilə əlaqədardır: qızdırılan yerin yaydığı infraqırmızı radiasiya şüşə və ya film tərəfindən udulur və buna görə də istixana içərisində saxlanılır.

Bioloji toxumalar və bəzi üzvi molekullar onlara zərərli olan ultrabənövşəyi şüaları güclü şəkildə udurlar. Yerdəki canlı təbiət ultrabənövşəyi şüalanmadan atmosferin yuxarı qatında ultrabənövşəyi radiasiyanı intensiv şəkildə udan ozon təbəqəsi tərəfindən qorunur. Buna görə də bəşəriyyət Cənub qütbündə ozon dəliyinin görünməsindən çox narahatdır.

düyü. 4.12

Absorbsiya əmsalının dalğa uzunluğundan asılılığı uducu cisimlərin rənglənməsi ilə izah olunur. Beləliklə, onu işıqlandırarkən gül ləçəkləri (şəkil 4.11). günəş işığı qırmızı şüaları zəif udur və günəş spektrinin digər uzunluqlarına uyğun gələn şüaları güclü şəkildə udur, buna görə də qızılgül qırmızıdır. Ağ orkide ləçəkləri (Şəkil 4.12) günəş spektrinin bütün dalğa uzunluqlarını əks etdirir. Və hər iki çiçəyin yarpaqları yaşıldır, yəni dalğaların bütün diapazonundan əsasən spektrin yaşıl hissəsinin dalğalarını əks etdirir, qalanları isə udur.

işığın səpilməsi

Klassik nöqteyi-nəzərdən işığın səpilməsi prosesi ondan ibarətdir ki, işığın bir maddədən keçərək atomlarda elektronların titrəyişlərini həyəcanlandırır. Salınan elektronlar ikincil dalğaların mənbəyinə çevrilirlər. İkinci dalğalar koherentdir və buna görə də müdaxilə etməlidir. Homojen bir mühit vəziyyətində ikincili dalğalar, ilkin dalğanın yayılma istiqamətindən başqa, bütün istiqamətlərdə bir-birini ləğv edir. Buna görə də işığın səpilməsi, yəni müxtəlif istiqamətlərdə yenidən paylanması yoxdur. İlkin dalğa istiqamətində, ilkin dalğaya müdaxilə edən ikincili dalğalar, faza sürəti vakuumda işığın sürətindən fərqli olan nəticədə yaranan dalğanı əmələ gətirir. Bu, işığın yayılmasını izah edir.

düyü. 4.13

Nəticə etibarı ilə işığın səpilməsi yalnız qeyri-homogen mühitdə baş verir. Belə media bulanıq adlanır. Dumanlar (qazlardakı kiçik hissəciklərin süspansiyonları) bulanıq mühitlərə misal ola bilər; dumanlar (qazlarda maye damcılarının süspansiyonları); mayedə üzən kiçik bərk hissəciklərdən əmələ gələn süspansiyonlar; emulsiyalar, yəni bir mayenin digərində hissəciklərinin süspansiyonları (məsələn, süd suda yağ damcılarının süspansiyonudur).

Əgər qeyri-bərabərliklər müəyyən bir ardıcıllıqla düzülsəydi, dalğanın yayılması zamanı intensivliyin maksimal və minimumlarının xarakterik növbələşməsi ilə difraksiya nümunəsi alınardı. Lakin, çox vaxt onların koordinatları yalnız təsadüfi deyil, həm də zamanla dəyişir. Beləliklə, qeyri-bərabərlikdən yaranan ikincili şüalanma bütün istiqamətlərdə kifayət qədər vahid intensivlik paylanması verir. Bu fenomen işığın səpilməsi adlanır. Səpilmə nəticəsində ilkin işıq şüasının enerjisi, həyəcanlanmış atomların enerjisinin başqa enerji formalarına keçməsi halında olduğu kimi, tədricən azalır. Beləliklə, dumanda küçə lampasının işığı düz bir xəttlə yayılmır, lakin bütün istiqamətlərə səpələnir və həm udma, həm də səpilmə səbəbindən onun intensivliyi lampadan uzaqlaşdıqca sürətlə azalır (şək. 4.13).

Rayleigh qanunu.Ölçüləri dalğa uzunluğu ilə müqayisədə kiçik olan qeyri-homogenliklərlə bulanıq mühitlərdə işığın səpilməsi, məsələn, günəş işığı bir az süd əlavə edilən su ilə bir qabdan keçdikdə müşahidə edilə bilər. Səpələnmiş işıqda yan tərəfdən baxdıqda mühit mavi görünür, yəni səpələnmiş radiasiyada günəş radiasiya spektrinin qısa dalğalı hissəsinə uyğun gələn dalğalar üstünlük təşkil edir. Bulanıq mühitin qalın təbəqəsindən keçən işıq qırmızımtıl görünür.

Bu onunla izah oluna bilər ki, atomlarda məcburi rəqslər həyata keçirən elektronlar ona düşən işıq dalğasının tezliyi ilə salınan dipola ekvivalentdir. Onun yaydığı işığın intensivliyi tezliyin dördüncü qüvvəsi ilə mütənasibdir və ya dalğa uzunluğunun dördüncü qüvvəsi ilə tərs mütənasibdir:

Bu ifadə Rzley qanununun məzmunudur.

Rayleigh qanunundan belə nəticə çıxır ki, spektrin qısa dalğalı hissəsi uzun dalğalı hissədən qat-qat güclü səpələnmişdir. Mavi işığın tezliyi qırmızıdan təxminən 1,5 dəfə çox olduğu üçün qırmızıdan 5 dəfə daha intensiv səpilir. Bu, səpələnmiş işığın mavi rəngini və keçmişin qırmızı işığını izah edir.

Atomlarda bağlı olmayan, lakin sərbəst olan elektronlar - məsələn, plazmada - həm də işıqla yellənir və onu yanlara səpələyirlər. Xüsusilə də, məhz bu təsir sayəsində biz günəş tacının parıltısını müşahidə edə bilirik və buna görə də günəş stratosferi haqqında məlumat əldə edirik.

Molekulyar səpilmə. Çirklərdən təmizlənmiş maye və qazlar belə işığı səpələyir. Bu vəziyyətdə optik qeyri-bərabərliyin rolunu sıxlıq dalğalanmaları oynayır. Sıxlıq dalğalanmaları dedikdə, orta molekulların xaotik istilik hərəkəti prosesində yaranan onun orta dəyərindən kiçik həcmlər daxilində sıxlığın sapmaları başa düşülür. Sıxlığın dəyişməsi nəticəsində işığın səpilməsi molekulyar səpilmə adlanır

düyü. 4.14

düyü. 4.15

Ona görə də göy mavi, Günəş isə sarımtıl görünür! Buludsuz bir səmanı görməkdən həzz alaraq, səmanın maviliyinin işığın səpilməsinin təzahürlərindən biri olduğunu xatırlamağa çətinlik çəkirik. Rayleigh qanununa uyğun olaraq atmosferdəki davamlı sıxlıq dalğalanmaları günəş işığının mavi və mavi komponentlərinin sarı və qırmızıdan daha güclü səpilməsinə səbəb olur. Biz səmaya baxdıqda, orada spektrin mavi hissəsinin qısa dalğalarının üstünlük təşkil etdiyi səpələnmiş günəş işığını görürük (şək. 4.14). Günəşə baxdığınız zaman onun radiasiya spektrini müşahidə edirik, səpilmə səbəbindən mavi şüaların bir hissəsi oradan çıxarılıb. Bu təsir xüsusilə Günəşin üfüqdən yuxarı aşağı mövqeyində özünü yaxşı göstərir. Yaxşı, kim parlaq qırmızı günəşin doğuşuna və ya batmasına heyran olmayıb! Gün batanda, günəş şüaları atmosferdə xeyli uzun səyahət etdikdə, Günəş bizə xüsusilə qırmızı görünür, çünki bu zaman təkcə mavi deyil, həm də yaşıl və sarı şüalar onun spektrindən səpilir və yox olur (şək. 4.15). .

Bu maraqlıdır!

mavi günəş

Fantastika romanlarında nə qədər tez-tez "mavi günəş" görürsən! Belə bir fenomen mümkündürmü?

Atmosferdə Rayleigh səpilməsi səbəbindən Günəşin qırmızı rəngdə olması lazım olduğunu artıq öyrəndik. Bununla belə, Rayleigh səpilməsi yalnız mühitdən keçən işığın dalğa uzunluğu səpilmənin baş verdiyi qeyri-bərabərliklərdən çox böyük olduqda baş verir. Daha böyük hissəciklər vəziyyətində, səpilmə praktiki olaraq işığın dalğa uzunluğundan müstəqildir. Buna görə də duman, buludlar ağ olur və yüksək rütubətli isti gündə səma mavidən ağımtıl rəngə çevrilir.

Belə çıxır ki, Günəş də bəzən, çox nadir hallarda mavi görünə bilər. 1950-ci ilin sentyabrında Şimali Amerika qitəsində belə bir hadisə müşahidə edildi. Kanadanın cənubunda, Ontarioda və digər böyük göllərdə, ABŞ-ın şərq sahillərində aydın buludsuz bir gündə səma qırmızı-qəhvəyi rəng aldı. Göydə dumanlı mavi Günəş parladı! Gecə isə mavi ay səmaya qalxdı.

Ancaq əslində mistik bir şey baş vermədi. ilə bağlıdır optik effektlər yer atmosferində. Atmosferdə bir mikron (metrin milyonda biri) ölçüsündə çoxlu hissəciklər varsa, o zaman hava mavi filtr rolunu oynamağa başlayır. Onların hansı hissəciklər olmasının əhəmiyyəti yoxdur: su damcıları, buz kristalları, yanan meşə tüstüsü hissəcikləri, vulkanik kül və ya sadəcə küləklə sovrulan toz. Onların eyni, mikron ölçüsündə olması vacibdir.

Kanada üzərində mavi günəşin yaranmasına səbəb uzun illərdir Albertada torf bataqlıqlarının yanması olub. Qəfildən yanğın başlayıb və son dərəcə şiddətlənib. Güclü külək yanma məhsullarını geniş əraziləri əhatə edərək cənuba apardı. Yanğın zamanı çoxlu miqdarda neft damcıları yaranıb və onlar bir sutkadan artıq atmosferdə qalıb. Onlar qeyri-adi səma hadisəsində günahkardırlar. Əgər səpilən hissəciklərin ölçüləri düşən işığın dalğa uzunluğuna yaxın olarsa, rezonans yaranır və bu dalğa uzunluğunda səpilmə kəskin şəkildə artır. 1950-ci ilin payızında damcıların ölçüsü qırmızı-narıncı işığın dalğa uzunluğuna yaxın idi. Elə buna görə də səma mavidən qırmızıya, Ay və Günəş isə qırmızıdan maviyə çevrildi.

Oxşar qəribə optik hadisələr 19-cu əsrdə müşahidə edilmişdir. Krakatoa vulkanının püskürməsindən sonra. Belə ki mavi ay və Günəş çox nadir bir fenomendir, lakin unikal deyil və daha da qeyri-mümkün deyil.

işıq və rəng

Ətrafımızdakı dünya həmişə müxtəlif rənglərlə doludur. Bu rəng zənginliyi necə yaranır? Niyə hər bir maddə fərqli rəngdədir? Zümrüd yaşıl çəmənlikləri, qızılı dandelion çiçəkləri, quşların parlaq lələkləri, kəpənək qanadları, rəsmlər və illüstrasiyalar - bütün bunlar işığın maddə və insanın rəng görmə qabiliyyəti ilə qarşılıqlı əlaqəsinin xüsusiyyətləri ilə yaradılmışdır. Eyni ağ günəş işığı ilə işıqlandırılan ətrafımızdakı cisimlər gözümüzə fərqli rəngdə görünür.

İşıqlandırılmış obyektin üzərinə düşən dalğa adətən üç hissəyə bölünür: bir hissəsi cismin səthindən əks olunur və kosmosa səpilir, digər hissəsi maddə tərəfindən udulur, üçüncü hissəsi isə onun içindən keçir.

düyü. 4.16

düyü. 4.17

Əgər əks olunan və ötürülən komponentlər yoxdursa, yəni maddə üzərinə düşən şüaları udursa, o zaman müşahidəçinin gözü heç nə qəbul etməyəcək və sözügedən maddə qara görünəcək. Keçilmiş komponent olmadıqda, qeyri-şəffaf olacaq. Aydındır ki, bu halda maddənin rəngi ona düşən şüaların udulması və əks olunması arasındakı balansla müəyyən edilir. Məsələn, mavi qarğıdalı qırmızı və sarı şüaları udur və mavi əks etdirir - bu onun rənginin səbəbidir. Günəbaxan çiçəkləri sarıdır, bu o deməkdir ki, bütün dalğa uzunluğu diapazonundan əsasən spektrin sarı hissəsinin dalğalarını əks etdirir və qalan hissəsini udur.

Şəkildə göstərilən almanın üstü. 4.16 qırmızıdır. Bu o deməkdir ki, o, spektrin qırmızı hissəsinin dalğa uzunluğuna uyğun dalğa uzunluqlarını əks etdirir. Almanın aşağı hissəsi işıqlandırılmır və buna görə də səthi qara görünür. Ancaq Şəkildəki alma. Eyni spektral tərkibə malik işıqla işıqlandırılan 4.17, spektrin yaşıl hissəsini əks etdirir, ona görə də biz onu yaşıl görürük.

Beləliklə, əgər cismin hansısa rəngi olduğunu desək, bu o deməkdir ki, bu cismin səthi müəyyən uzunluqda dalğaları əks etdirmə xüsusiyyətinə malikdir və əks olunan işıq cismin rəngi kimi qəbul edilir. Bir cisim düşən işığı tamamilə udursa, o, bizə qara, bütün gələn şüaları əks etdirirsə, ağ görünür. Doğrudur, sonuncu ifadə yalnız hadisə işığı ağ olduqda doğru olacaq. Əgər düşən işıq müəyyən bir kölgə əldə edərsə, əks etdirən səth də eyni kölgəyə sahib olacaqdır. Bunu ətrafdakı hər şeyi al-qırmızı edən batmaqda olan günəşdə (şək. 4.18) və ya alatoran qış axşamında, qarın mavi göründüyü zaman müşahidə edilə bilər (şək. 4.19).

Günəş radiasiyasını, məsələn, adi elektrik lampasının şüalanması ilə əvəz etsək, maddənin rəngi necə dəyişəcək?

Bir közərmə lampasının spektrində günəş spektri ilə müqayisədə sarı və qırmızı şüaların nisbəti nəzərəçarpacaq dərəcədə böyükdür. Buna görə də, əks olunan işıqda onların nisbəti də əldə edilənlərlə müqayisədə artacaqdır günəş işığı. Bu o deməkdir ki, lampa ilə işıqlandırılan obyektlər günəş işığından daha “sarı” görünəcək. Zavodun yarpağı artıq sarı-yaşıl, mavi qarğıdalı isə mavi-yaşıl və ya hətta tamamilə yaşıl rəngə çevriləcək.

Beləliklə, "maddə rəngi" anlayışı mütləq deyil, rəng işıqlandırmadan asılıdır. Buna görə də bəzi insanların qeyri-şəffaf kasetdə yerləşdirilən əşyanın rəngini tanımaq qabiliyyətinə dair xəbərlər mənasızdır. Qaranlıqda rəng anlayışı mənasızdır.

Rəngin formalaşması mexanizmi nisbətən yaxınlarda - təxminən 150 il əvvəl kəşf edilmiş çox xüsusi qanunlara tabedir. İşığın dispersiyası ağ işığın prizmadan keçdiyi zaman yeddi əsas spektral rəngə - qırmızı, narıncı, sarı, yaşıl, mavi, indiqoya parçalanır. Əksinə, spektrin rənglərini qarışdırsanız, ağ işıq şüası alırsınız. Yeddi əsas spektral rəng gözümüzün tuta bildiyi olduqca dar elektromaqnit dalğalarını (təxminən 400-dən 700 nanometrə qədər) təşkil edir, lakin bu üç yüz nanometr belə ətrafımızdakı dünyanın rəng müxtəlifliyinə səbəb olmaq üçün kifayətdir.

İşıq dalğaları gözün tor qişasına daxil olur, burada beyinə siqnal ötürən işığa həssas reseptorlar tərəfindən qəbul edilir və artıq orada rəng hissi yaranır. Bu hiss radiasiyanın dalğa uzunluğundan və intensivliyindən asılıdır. Dalğa uzunluğu rəng hissini, intensivliyi isə onun parlaqlığını təşkil edir. Hər bir rəng müəyyən dalğa uzunluqlarına uyğundur.

düyü. 4.20. Üç əsas rəngdən kölgənin formalaşması

Rəng yaradılmasının ən mühüm qanunu üçölçülülük qanunudur ki, hər hansı rəng üç xətti müstəqil rənglə yaradıla bilər. Bu qanunun ən diqqət çəkən praktiki istifadəsi rəngli televiziyadır. Ekranın bütün müstəvisi kiçik bir hüceyrədir, hər birində üç şüa var - qırmızı, yaşıl və mavi. Ekrandakı təsvirin rəngi bu üç müstəqil rəngdən istifadə etməklə formalaşır. Rəng sintezinin bu prinsipi skanerlərdə və rəqəmsal kameralarda da istifadə olunur. Rəng əmələ gəlməsi mexanizmi əncirdə göstərilmişdir. 4.20.

Rəngli təsvirin əks olunduğu rənglərə əsas rənglər deyilir. Üç müstəqil rəngin ən müxtəlif birləşmələri əsas rənglər kimi seçilə bilər. Ancaq gözün spektral həssaslığına uyğun olaraq, ya mavi, yaşıl və qırmızı, ya da sarı, bənövşəyi və mavi ən çox əsas rənglər kimi qəbul edilir. Qarışıq olduqda ağ əmələ gələn rənglərə tamamlayıcı rənglər deyilir. Qarışıq rəngdə onun ayrı-ayrı komponentlərini görə bilmirik.

düyü. 4.21

Nyuton diskindən istifadə edərək rənglərin qarışmasının təsirini eksperimental olaraq müşahidə edə bilərsiniz. Nyutonun rəngli diski sektorlara bölünmüş şüşə diskdir, müxtəlif rənglərlə (qırmızıdan bənövşəyiyə qədər) rənglənir (şək. 4.21).

Diski öz oxu ətrafında döndəririk. Fırlanma sürəti artdıqca sektorlar arasındakı sərhədlərin bulanıqlaşdığını, rənglərin qarışdığını və solğunlaşdığını müşahidə edəcəyik. Və müəyyən bir disk fırlanma sürətində gözlərimiz ondan keçən işığı ağ kimi qəbul edir, yəni rəngləri ayırmağı dayandırır.

Bunu belə izah etmək olar. Reseptorlar işıq siqnallarını qəbul edən gözün tor qişasında yerləşir. Göz əvvəlcə, məsələn, mavi rəngi dərk etsin. Bu zaman reseptorlar müvafiq həyəcanlı vəziyyətdə olurlar. Mavi işığı söndürün. Reseptorlar müəyyən vaxt intervalında əsas vəziyyətə keçirlər. Rəng hissi yox olacaq. İndi, məsələn, qırmızı işığı yandırsaq, reseptorlar onu bir rəng kimi qəbul edəcəklər. Çox qısa bir zaman intervalından sonra mavi və qırmızı işıq bir-birini əvəz edərsə, reseptorlar bu rəngləri eyni vaxtda qəbul edərlər. Buna görə də, Nyutonun diskini gözün sektorların ayrı-ayrı rənglərini ayırd etməyi dayandırdığı sürətlə fırladaraq, biz gözü bütün bu rəngləri ümumiləşdirməyə "məcbur edirik" və biz ağ işığı görürük.

Beləliklə, gözdə müxtəlif rənglərə uyğun gələn iki və ya daha çox müxtəlif tezlikli işıq dalğalarının birgə hərəkəti ilə keyfiyyətcə yeni subyektiv olaraq qəbul edilən rəng əldə edilir. Rəng hissi gözdən gələn siqnalın getdiyi yerdən insan beynində formalaşır. İşıq gözə daxil olur, buynuz qişadan və göz bəbəyindən keçərək sinir hüceyrələrinin yerləşdiyi tor qişada "qeydiyyatdan keçir". Siqnal qəbul edərək, neyronlar beynə elektrik impulsları göndərirlər, burada əsas rənglərin nisbətləri və intensivliyi haqqında məlumatlardan çoxlu sayda çalarları olan dünyanın tam rəngli mənzərəsi formalaşır.

İŞIĞIN QÜTBƏLƏŞMƏSİ

Depositfiles-dən yükləyin

3.2.6 Elektromaqnit dalğalarının dispersiyası. Havanın refraktiv indeksi

(Paraqraf yekunlaşdırılmayıb. Materialı özünüz öyrənin. Aşağıdakı təlimatlara baxın)

Müxtəlif tezliklərə (dalğa uzunluqlarına) malik monoxromatik dalğalar yayılır ətraf mühitdə, ciddi desək, müxtəlif sürətlərdə. Elektromaqnit dalğalarının sürətinin tezlikdən asılılığına deyilir dispersiya .

Elektromaqnit dalğalarının sürəti real mühitdə işığın sürəti ilə bağlıdır vakuumda mühitin ən vacib xüsusiyyətlərindən biri - refraktiv indeks vasitəsilə :

(3.30)

Elektrodinamikada sındırma əmsalı əlaqədən müəyyən edilir

(3.31)

harada mühitin keçiriciliyidir;

mühitin maqnit keçiriciliyidir.

Yuxarıda göstərilənlərə əsaslanaraq deyə bilərik ki, işığın dağılması bir maddənin sınma əmsalı asılılığından yaranan hadisədir. dalğa uzunluğundan

(4.30)

Radiodalğalar üçün atmosferin aşağı təbəqəsi, təxminən 11 km-ə qədər, dağılmayan mühitdir. Optik və VHF diapazonları üçün atmosfer dispersiv mühitdir.

Əksər şəffaf maddələr üçün sındırma indeksi dalğa uzunluğunun artması ilə artır. Bu tip dispersiya deyilir normal .

Normal dispersiya bölgəsindəki asılılıq Koşi düsturu ilə təsvir olunur

(4.31)

harada , , hər bir maddə üçün eksperimental olaraq tapılan sabit əmsallardır.

Bir maddə işıq axınının bir hissəsini udursa, udma bölgəsində anomal dispersiya müşahidə edilə bilər, yəni. dalğa uzunluğunun azalması ilə sındırma indeksinin azalması.

Şəffaf mühitlərdə sınma zamanı işığın yayılma istiqamətinin dəyişməsi nəticəsində işığın dağılması işığın spektrə parçalanmasına gətirib çıxarır. Təcrübə göstərir ki, ağ işıq şüası sındıran prizmadan - düz kəsişən səthlərlə məhdudlaşan şəffaf cisimdən keçirsə, o zaman prizmanın arxasındakı ekranda aşağıdakı rəng ardıcıllığında rəngli zolaq alırıq: qırmızı, narıncı, sarı, yaşıl, mavi, indiqo, bənövşəyi.

Müxtəlif şəffaf mühitlər, o cümlədən müxtəlif şüşə növləri üçün dispersiyanın təbiəti fərqlidir.

Ultraqısa və işıq diapazonunun dalğaları üçün sındırma indeksi atmosferin meteoroloji parametrlərindən asılıdır: temperaturt, təzyiq Pvə havanın rütubətie. Kırılma indeksinin dalğa uzunluğundan yuxarıdakı asılılığı ilə birlikdə və ya tezlik , ümumiyyətlə, sındırma əmsalının göstərilən parametrlərdən asılılığını belə yazmaq olar

. (4.31)

Bununla əlaqədar olaraq, bir dalğa uzunluğu olan bir elektromaqnit dalğasının qırılma indeksini və ya eyni olan yayılma sürətini müəyyən etmək üçün havanın temperaturunu, təzyiqini və rütubətini təyin etmək lazımdır. Son parametr, optik diapazonda EMW-nin yayılma sürətinə temperatur və təzyiqdən daha az dərəcədə təsir göstərir. Buna görə də, optik diapazonun dalğalarında işləyən məsafəölçənlər üçün əsas müəyyən edilə bilən parametrlər yalnız temperatur və təzyiqdir.

Bütün müasir məsafəölçənlər atmosfer parametrləri üçün korreksiyanın daxil edilməsini təmin edir. Göstərilən düzəlişin hesablandığı düsturlar alət proqram təminatına bərkidilir.

(Müstəqil tədqiqat üçün: Bolşakov V.D., Deimlix F., Golubev A.N., Vasiliev V.P. Radiogeodeziya və elektro-optik ölçmələr. - M .: Nedra, 1985. - 303 s. - Paraqraf 8. Elektromaqnit dalğalarının yayılma sürəti, s. 68-78).

Biblioqrafiya

1. V. D. Bol’şakov, F. Deimlix, A. N. Qolubev və V. P. Vasilyev, Rus. Radiogeodeziya və elektrooptik ölçmələr. - M.: Nedra, 1985. - 303 s.

2. Gorelik G.S. Vibrasiya və dalğalar. Akustika, radiofizika və optikaya giriş. – M.: Red. Fizika-Riyaziyyat. litr. 1959. - 572 s.

3. Detlaf A.A., Yavorski B.M. Fizika kursu. Cild 3. Dalğa prosesləri. Optika. Atom və nüvə fizikası. – M.: Ali məktəb. 1979. - 511 s.

4. Zisman G.A., Todes O.M. Ümumi fizika kursu. T. III .. Optika. Atomların və molekulların fizikası. Atom nüvəsinin və mikrohissəciklərin fizikası - M.: Nauka. 1970 - 495 s.

5. Landsberg G.S. İbtidai sinif fizika dərsliyi. III cild. Vibrasiya, dalğalar. Optika. Atomun quruluşu. – M.: Elm. 1970 - 640 s.

6. Schroeder G., Treiber H. Texniki optika. – M.: Texnosfera, 2006. – 424 səh.

Bu gün atomların və molekulların, eləcə də onlardan qurulan bərk cisimlərin elektron quruluşu haqqında kəmiyyət bilikləri optik əks etdirmə, udma və ötürmə spektrlərinin eksperimental tədqiqatlarına və onların kvant mexaniki şərhinə əsaslanır. Müxtəlif növ bərk cisimlərin (yarımkeçiricilər, metallar, ion və atom kristalları, amorf materiallar) zolaq quruluşu və qüsurluluğu çox intensiv şəkildə öyrənilir. Bu tədqiqatlar zamanı əldə edilmiş məlumatların nəzəri hesablamalarla müqayisəsi bir sıra maddələr üçün enerji zolaqlarının strukturunun xüsusiyyətlərini və yaxınlıqdakı zolaqlararası boşluqların (E g) qiymətlərini etibarlı şəkildə müəyyən etməyə imkan verdi. birinci Brillouin zonasının əsas nöqtələri və istiqamətləri. Bu nəticələr, öz növbəsində, bərk cisimlərin elektrik keçiriciliyi və onun temperaturdan asılılığı, sınma əmsalı və dispersiyası, kristalların, şüşələrin, keramikaların, şüşə-keramikaların rəngi və radiasiya altında dəyişməsi kimi makroskopik xüsusiyyətlərini etibarlı şəkildə şərh etməyə imkan verir. istilik effektləri.

2.4.2.1. Elektromaqnit dalğalarının dispersiyası, sındırma göstəricisi

Dispersiya bir maddənin sınma əmsalı və nəticədə dalğanın yayılmasının faza sürəti ilə şüalanmanın dalğa uzunluğu (və ya tezliyi) arasındakı əlaqə hadisəsidir. Beləliklə, görünən işığın şüşə trihedral prizma vasitəsilə ötürülməsi spektrə parçalanma ilə müşayiət olunur və şüalanmanın bənövşəyi qısa dalğalı hissəsi ən güclü şəkildə yayınır (şək. 2.4.2).

Əgər n(w) tezliyi artdıqca n qırılma göstəricisi də dn/dn>0 (və ya dn/dl) artırsa, dispersiya normal adlanır.<0). Такой характер зависимости n от n наблюдается в тех областях спектра, где среда прозрачна для излучения. Например, силикатное стекло прозрачно для видимого света и обладает в этом интервале частот нормальной дисперсией.

Əgər radiasiya tezliyi artdıqca mühitin sınma indeksi azalırsa (dn/dn) dispersiya anomal adlanır.<0 или dn/dl>0). Anormal dispersiya optik udma zolaqlarına uyğun tezliklərə uyğundur; udulma hadisəsinin fiziki məzmunu aşağıda qısaca müzakirə olunacaq. Məsələn, natrium silikat şüşəsi üçün udma zolaqları spektrin ultrabənövşəyi və infraqırmızı bölgələrinə uyğundur, spektrin ultrabənövşəyi və görünən hissələrində kvars şüşəsi normal dispersiyaya malikdir, infraqırmızıda isə anomaldır.

düyü. 2.4.2. Şüşədə işığın dispersiyası: a - işığın şüşə prizma ilə parçalanması, b - normal dispersiya üçün n = n (n) və n = n (l 0) qrafikləri, c - normal və anomal dispersiyanın mövcudluğunda Görünən yerdə. və spektrin infraqırmızı hissələri, normal dispersiya bir çox qələvi-halid kristalları üçün xarakterikdir ki, bu da onların spektrin infraqırmızı hissəsi üçün optik cihazlarda geniş istifadəsini müəyyən edir.

Elektromaqnit dalğalarının normal və anomal dispersiyasının fiziki təbiəti bu hadisəni klassik elektron nəzəriyyəsi nöqteyi-nəzərindən nəzərdən keçirsək aydın olur. Bircins dielektrikin düz sərhədində optik diapazonun müstəvi elektromaqnit dalğasının normal düşməsinin sadə bir halını nəzərdən keçirək. Gücü olan bir dalğanın alternativ sahəsinin təsiri altında atomlarla əlaqəli bir maddənin elektronları eyni dairəvi tezlikli w, lakin dalğaların fazasından fərqlənən j mərhələsi ilə məcburi rəqsləri yerinə yetirin. Elektron rəqslərinin təbii tezliyi w 0 olan mühitdə dalğanın mümkün zəifləməsini nəzərə alaraq, müstəvi qütbləşmiş dalğanın yayılma istiqaməti istiqamətində məcburi eninə rəqslərin tənliyi formaya malikdir.

(2.4.13)

ümumi fizika kursundan məlumdur (q və m - elektronun yükü və kütləsi).

Optik bölgə üçün w 0 » 10 15 s -1 və zəifləmə əmsalı g ideal mühitdə qeyri-relativistik elektron sürəti (u) şərti ilə təyin edilə bilər.<

(2.4.14)

w 0 = 10 15 s -1 dəyərində g » 10 7 s -1 . Qeyri-sabit rəqslərin nisbətən qısa mərhələsini nəzərə almayaraq, sabit rəqslər mərhələsində qeyri-bərabər tənliyin (2.4.13) xüsusi həllini nəzərdən keçirək. Biz formada həll axtarırıq

(2.4.15)

Onda (2.4.13) tənliyindən alırıq

və ya , burada salınma amplitudası bərabərdir

(2.4.16)

burada

Sonra (2.4.15) koordinatının həlli kimi yenidən yazmaq olar

(2.4.17)

Beləliklə, elektronun məcburi harmonik rəqsləri A amplitudası ilə baş verir və gələn dalğadakı rəqslərin fazasında j bucağı ilə irəlidədir. w = w 0 rezonans dəyərinin yaxınlığında A və j-nin w/w 0-dan asılılığı xüsusi maraq doğurur.

Əncirdə. 2.4.3 rezonans tezliyinə yaxın amplituda və fazadan asılılıqların qrafiklərini göstərir.

düyü. 2.4.3. Rezonans tezliyinə yaxın elektron rəqslərinin amplitudasının (a) və fazasının (b) qrafikləri (g » 0,1w 0 üçün)

Real hallarda, adətən g azdır g » 0.1 w 0 , Şəkil 2.4.3-də aydınlıq üçün seçilir, amplituda və faza daha kəskin dəyişir. Dielektrikə düşən işıq monoxromatik deyilsə, rezonansa yaxın, w®w 0 tezliklərdə udulur, maddənin elektronları bu enerjini həcmdə dağıtır. Spektrlərdə udma zolaqları belə görünür. Absorbsiya spektrinin xəttinin eni düsturla müəyyən edilir

Maksvellin makroskopik elektromaqnit nəzəriyyəsindən belə nəticə çıxır ki, mühitin mütləq sındırma göstəricisi

mühitin dielektrik davamlılığı haradadır, maqnit keçiriciliyidir. Bütün maddələr üçün spektrin optik bölgəsində 1, buna görə də

Bu düsturdan təcrübə ilə bəzi ziddiyyətlər aşkar edilir: n dəyəri dəyişən olmaqla eyni zamanda müəyyən sabitə bərabər qalır - . Bundan əlavə, bu ifadədən alınan n qiymətləri eksperimental qiymətlərlə uyğun gəlmir. Maksvellin elektromaqnit nəzəriyyəsi nöqteyi-nəzərindən işığın dispersiyasını izah etməkdə yaranan çətinliklər Lorentsin elektron nəzəriyyəsi ilə aradan qaldırılır. Lorentz nəzəriyyəsində işığın dispersiyası elektromaqnit dalğalarının maddənin bir hissəsi olan və dalğanın dəyişən elektromaqnit sahəsində məcburi rəqslər həyata keçirən yüklü hissəciklərlə qarşılıqlı təsirinin nəticəsi hesab edilir.

Formal olaraq işığın dispersiyasının işıq dalğalarının tezliyindən asılılığının nəticəsi olduğunu fərz edərək, bircins dielektrik üçün işığın dispersiyasının elektron nəzəriyyəsini tətbiq edək. Bir maddənin keçiriciliyi

burada w mühitin dielektrik həssaslığı, 0 elektrik sabiti, P polarizasiyanın ani qiymətidir. Nəticədə,

yəni R-dən asılıdır. Bu halda elektron qütbləşməsi ilkin əhəmiyyət kəsb edir, yəni dalğa sahəsinin elektrik komponentinin təsiri altında elektronların məcburi rəqsləri, çünki molekulların oriyentasiya qütbləşməsi üçün dalğaların tezliyi. işıq dalğası çox yüksəkdir (v 10 15 Hz).

Birinci yaxınlaşmada, məcburi rəqslərin yalnız nüvə ilə ən zəif bağlı olan xarici elektronlar - optik elektronlar tərəfindən həyata keçirildiyini güman edə bilərik. Sadəlik üçün yalnız bir optik elektronun salınımlarını nəzərdən keçirək. Məcburi rəqsləri yerinə yetirən elektronun induksiya edilmiş dipol momenti p = ex-ə bərabərdir, burada e elektronun yükü, x işıq dalğasının elektrik sahəsinin təsiri altında elektronun yerdəyişməsidir. Dielektrikdəki atomların konsentrasiyası n 0 olarsa, polarizasiyanın ani dəyəri

Nəticə etibarilə, problem E xarici sahəsinin təsiri altında elektronun x yerdəyişməsini təyin etməyə qədər azalır. İşıq dalğasının sahəsi w tezliyinin funksiyası hesab ediləcək, yəni harmonik qanuna uyğun olaraq dəyişən: E = E 0 dəyəri.

Ən sadə hal üçün elektronun məcburi salınımlarının tənliyi (düşən dalğanın enerjisinin udulmasına səbəb olan müqavimət qüvvəsi nəzərə alınmadan) formada yazıla bilər.

burada F 0 = eE 0 dalğa sahəsindən elektrona təsir edən qüvvənin amplituda qiyməti, elektronun təbii rəqs tezliyi, m elektronun kütləsidir. Tənliyi həll etdikdən sonra atomun sabitlərindən (e, m, 0) və xarici sahənin tezliyindən asılı olaraq = n 2 tapırıq, yəni dispersiya problemini həll edəcəyik. Tənliyin həlli belə yazıla bilər

Əgər müxtəlif təbii tezliklərdə ea0| ilə məcburi rəqslər həyata keçirən maddədə müxtəlif yüklər eh olarsa, onda

burada m 1 i-ci yükün kütləsidir.

İfadələrdən belə çıxır ki, sınma əmsalı n xarici sahənin tezliyindən asılıdır, yəni əldə edilən asılılıqlar gələcəkdə aradan qaldırılmalı olan yuxarıdakı fərziyyələrə baxmayaraq, işığın dispersiyası fenomenini həqiqətən təsdiqləyir. İfadələrdən belə çıxır ki, = 0-dan = 0-a qədər olan bölgədə n 2 birdən böyükdür və artan (normal dispersiya) ilə artır; at = 0 n 2 = ± ; regionda = 0-dan = n 2 birdən kiçikdir və --dən 1-ə qədər artır (normal dispersiya). n 2-dən n-ə keçərək, n-nin asılılığının Şəkildə göstərilən formaya malik olduğunu alırıq. 3.

0-a yaxın n-nin bu davranışı elektron rəqsləri zamanı müqavimət qüvvələrinin olmadığı fərziyyəsinin nəticəsidir. Bu hal da nəzərə alınarsa, l(co) funksiyasının da yaxın qrafiki AB kəsik xətti ilə verilir. AB bölgəsi anomal dispersiya bölgəsidir (n artan ilə azalır), n-nin asılılığının qalan bölmələri normal dispersiyanı təsvir edir (n artan ilə artır).

Rus fiziki D.S. Rozhdestvensky (1876-1940) natrium buxarında anomal dispersiyanın tədqiqi üzrə klassik işə aiddir. O, buxarların sınma əmsalının çox dəqiq ölçülməsi üçün müdaxilə üsulunu işləyib hazırladı və təcrübi olaraq göstərdi ki, düstur

n-dən asılılığını düzgün səciyyələndirir, həmçinin ona işığın və atomların kvant xassələrini nəzərə alan korreksiyanı daxil edir.

Optikada işığın dispersiyası fenomeni, yəni işığın mühitdə yayılma sürətinin onun tezliyindən asılılığı məlumdur.[bax. (38.4)]

onda mühitin sınma əmsalı da tezlikdən asılıdır. Bənzər bir asılılıq təkcə optik diapazonda deyil, həm də hər hansı digər tezliklərin elektromaqnit dalğaları üçün də müşahidə olunur. Elektromaqnit dalğalarının mühitlərdə dispersiyası və eyni vaxtda udulması fenomeninin ilk qənaətbəxş izahı Lorentsin elektron nəzəriyyəsi çərçivəsində verilmişdir.

Aydındır ki, dispersiya hadisəsi ilk növbədə mühitdə yayılan dalğanın elektromaqnit sahəsinin molekulların dipol momentlərinə təsiri ilə bağlıdır: Sadəlik üçün molekulların kifayət qədər kütləvi, tezliyinin isə kifayət qədər böyük olduğunu fərz edirik. , buna görə də zamanla dəyişiklik laqeyd qala bilər. Beləliklə, biz yalnız induksiya edilmiş dipol momentini nəzərə alacağıq

Molekulun modeli olaraq, nisbətən müsbət yüklü nüvədə yerdəyişmiş yüklü və kütləsi olan fərdi elektronu nəzərdən keçirin. Əgər elektronun sürəti işığın sürəti ilə müqayisədə kiçikdirsə, yəni Lorentz qüvvəsinin ifadəsində dalğanın maqnit induksiyasının B töhfəsini nəzərə almamaq olar, çünki B elektronun həm də elektronun içərisində saxlanıldığını fərz etsək. molekulu kvazi elastik qüvvə ilə - və radiasiya reaksiyasının qüvvəsini nəzərə alaraq elektronun hərəkət tənliyini formada yazırıq

Bu tənliyin həlli, elektronların ona əsas töhfə verdiyini nəzərə alaraq, mühitdəki ümumi cərəyan sıxlığını hesablamaq üçün istifadə edilə bilər. Xüsusilə, mühitin elektron sıxlığı ilə homojen olduğunu fərz etsək, bizdə var

İndi orta hesablanmış Maksvell-Lorentz tənliklərini yazırıq (57.6):

Nəzərə alsaq ki, yükün saxlanması qanununa əsasən,

Qütbləşmə, Maksvell tənliklərini formada yazırıq

Qütbləşməni tapmaq üçün (61.1) və (61.2) tənliklərindən istifadə edirik. Məhz: yalnız elektronun sabit hərəkətini nəzərə alaraq, yəni fərz etməklə

və intensivliyin molekul daxilində az dəyişdiyini fərz etsək, (61.2)-dən nəticə çıxarırıq.

Nəhayət, təsir sahəsinin gücünü alaraq bərabər

və (61.6) və (61.7) nəzərə alınmaqla (61.1)-dən tapırıq.

Burada y radiasiya sürtünmə əmsalıdır; təcrid olunmuş atomda elektronun rəqslərinin təbii tezliyi; bir mühitdə bir atomda elektron salınımların təbii tezliyi (yəni ətrafdakı atomların sahələrinin təsiri altında dəyişdi); kvazi-neytral mühitdə sərbəst elektronların salınımlarına uyğun gələn plazma tezliyi (plazma və ya Lang-Mur rəqsləri).

(skan bax)

Qütbləşmə üçün (61.8) ifadəsinə malik olduqda elektrik induksiya vektorunu tapmaq çətin deyil:

burada kompleks keçiricilik tətbiq edilir

Burada qeyd etmək yerinə düşər ki, (61.10)-dakı y yalnız molekulların bir-biri ilə və sərbəst elektronlarla toqquşmasının mümkün olmadığı ehtimalı əsasında şüalanma sürtünmə əmsalı kimi qəbul edilə bilər. Həqiqətən də, toqquşmalar nəticəsində elektronların enerjisinin bir hissəsi molekulların özlərinin hərəkət enerjisinə, yəni istiliyə çevrilir. Elektronların bu enerji itkiləri sırf elektromaqnit şüalanma itkilərinə əlavə edilməlidir. Fenomenoloji olaraq bu, y-ə hansısa müstəqil hissə əlavə etməklə həyata keçirilir.

Üçün yuxarıdakı ifadə maddənin tək rezonanslı salınım modeli üçün xarakterikdir, burada bütün elektronların xüsusi tezliklərinin eyni və bərabər olduğu fərz edilir.Əslində bu belə deyil, xüsusən ona görə ki, onu da qəbul etmək lazımdır. öz tezlikləri adətən infraqırmızı bölgədə olan ionların salınımlarını nəzərə alır. Bütün elektron tezlikləri nəzərə almaq üçün adətən dispersiv elektronların tezlik paylama funksiyası tətbiq edilir.Onun birliyə normallaşdırılması, yəni təyin edilməsi.

Təbii tezlikləri intervalda olan elektronların konsentrasiyası kimi şərh edilə bilər. Bu halda ifadə (61.10) formasını alır.

Maraqlıdır ki, eyni ifadə kvant nəzəriyyəsində də əldə edilir, burada osilatorun gücü deyilir.

Kompleks keçiriciliyin fiziki mənası nədir? Bunu aydınlaşdırmaq üçün real və xəyali hissələri ayırırıq.Sonra

(61.12)-dən belə çıxır ki, bu, cütdür və tezliyin tək funksiyasıdır:

və əlavə olaraq bərabərsizlik

§ 50-də göstərildiyi kimi, istilik itkiləri ilə bağlıdır. Bunun həqiqətən də belə olduğuna və istilik itkilərinin açıq-aydın müsbət qiymətə mütənasib olmasına əmin olmaq üçün bir dövr ərzində tək bir elektrona təsir edən “sürtünmə” qüvvəsinin orta gücünü hesablayırıq:

Sərbəst buraxılan istilik gücü bu ifadəni elektron konsentrasiyasına vuraraq və üzərində inteqrasiya etməklə əldə edilir

(61.7) və (61.8)-dən sonrakı ifadələri nəzərə alaraq əldə edirik

(61.15) Joule itkiləri ifadəsi ilə müqayisə

mühitin elektrik keçiriciliyinin və bir-biri ilə əlaqəli olduğu qənaətinə gəlirik:

Xüsusilə, keçiriciliyə əsas töhfəni sərbəst elektronlarla etdiyimiz metallar üçün

Bu nisbət Drude-Zener düsturu adlanır və metalların elektrik keçiriciliyinin tezlikdən asılılığını ifadə edir.

Qeyd edək ki, (61.16)-ın köməyi ilə в üçün ifadə formaya salınır

buradan belə nəticə çıxır ki, statik həddə olan metallar üçün β tipli qütb təkliyinə malikdir.

burada a statik elektrik keçiriciliyidir.

Sərbəst elektronların əsas rol oynadığı plazma üçün struktur xüsusi maraq doğurur, yəni (61.11) görə biz təyin edə bilərik.

Aydındır ki, keçiriciliyin bu davranışı son dərəcə yüksək tezliklər həddində hər hansı bir mühit üçün xarakterikdir, çünki -də bütün elektronlar sərbəst hesab edilə bilər. Əgər (61.20) bəndində itkilərə laqeyd yanaşsaq, yəni qoyuruqsa, alırıq

İndi elektromaqnit dalğalarının dispersiv mühitdə yayılmasını öyrənək. Ən sadə müstəvi monoxromatik dalğalardan başlayaq, yəni (61.4) tənlikləri qoyuruq.

sabit vektorlar haradadır. Sonra (61.9) nəzərə alınmaqla, əldə edirik:

Bu tənlikləri aradan qaldıraraq dalğa tənliyinə gəlirik

eninə və uzununa dalğalara uyğun iki növ həll etməyə imkan verir.

Transvers dalğalar şərti ödəyir, yəni k vektorları sağ ortoqonal üçlük təşkil edir (Şəkil 61.1). Bu halda (61.23) dalğa tənliyindən belə nəticə çıxarırıq

yəni k dalğa vektoru mürəkkəbdir. Dalğanın ox boyunca yayıldığını fərz etsək, yəni. bizdə olduğunu fərz etsək

mürəkkəb qırılma əmsalı.

Fiziki mənasını aydınlaşdırmaq üçün müstəvi elektromaqnit dalğasını nəzərdən keçirin:

vakuumda dalğa uzunluğu haradadır. Buradan belə nəticə çıxır ki, dalğa uzunluğunun nizamından bir məsafədə dalğa amplitüdünün zəifləməsini təyin edir və buna görə də udma əmsalı adlanır. Buna gəldikdə, bu, sabit fazanın səthinin hərəkət sürətini, yəni dalğanın faza sürətini təyin edən adi refraktiv indeksdir.

Həqiqi və xəyali hissələri nisbətdə bölərək tapırıq:

Tezliyə yaxın yalnız bir təcrid olunmuş təbii tezlik olduqda və buna görə də özümüzü tək rezonanslı yaxınlaşma ilə məhdudlaşdıra bildiyimiz ən sadə vəziyyətdə asılılıq Şəkil 1-də verilmişdir. 61.2 [-əyri əyri 2]. Asılılıq təhlili göstərir ki, adətən şərti ödəyən y əmsalı udma xəttinin eni mənasına malikdir.

Xüsusilə, maddənin şəffaflıq bölgəsində, yəni udma xəttindən uzaqda, nə vaxt və tək rezonanslı yaxınlaşmada qoyula bilər

Bunu xatırlayıb (61.29) nisbi həll etməklə, əlaqəyə gəlirik

(Lorentz-Lorentz düsturu). 1869-cu ildə Dane Lorentz, 1873-cü ildə J.K. Maxwell və 1879-cu ildə G.A. Lorentz tərəfindən bir-birindən asılı olmayaraq işlənib hazırlanmışdır (nəticə

Maksvell eyni zamanda diqqətdən kənarda qaldı). (61.30) görə, verilmiş tezlikdə elektron konsentrasiyası ilə mütənasib olur. Aydındır ki, Lorentz - Lorentz düsturu Clausius - Mosotti əlaqəsinin ümumiləşdirilməsidir (58.26).

Orta - uzununa dalğalarda ikinci tip müstəvi dalğaların nəzərdən keçirilməsinə keçək. Bu halda (61.22) tənliklərindən belə çıxır ki

yəni bu dalğalar sırf elektrikdir və yalnız tənliyin kökü olan tezliklər üçün mövcud ola bilər.

Əgər c kifayət qədər böyükdürsə, itkiləri nəzərə almasaq, sadələşdirilmiş ifadədən (61.21) istifadə edə bilərik ki, buradan belə nəticə çıxır ki, 61.1 məsələsinin nəticəsinə uyğun olaraq uzununa dalğalar mühitdə və elektronların qütbləşmə rəqsləri ilə əlaqələndirilir. buna görə də tez-tez qütbləşmə dalğaları və ya Bor dalğaları adlanır, ilk dəfə onları mühitdə hərəkət edən yüklü hissəciyin enerji itkisini hesablamaq üçün istifadə etmişlər.

(skan bax)

Həqiqi fiziki problemlərdə çox vaxt təkcə müstəvi elektromaqnit dalğalarının deyil, həm də dalğa paketlərinin mühitdə yayılmasını araşdırmaq lazımdır. Dispersiv mühitdə dalğa paketi (39.11) və (39.13) bənzətmələri ilə qurula bilər. Transvers dalğalarla məhdudlaşaraq, bizdə:

dispersiya tənliyinin həlli haradadır (61.24).

Kifayət qədər dar dalğa paketlərini nəzərdən keçirək, yəni funksiyanın müəyyən nöqtədə kəskin ifadə edilmiş maksimuma malik olduğunu güman edirik.Belə dalğa paketinin davranışını təsvir etmək üçün onun mərkəzi anlayışını təqdim etmək rahatdır, hansı ki, ola bilər.

burada orta dövr ərzində

(skan bax)

Beləliklə, praktiki olaraq istənilən vaxt üçün qrup sürəti (61.36) düsturu ilə yalnız şəffaf bölgədə hesablana bilər ki, bu halda k-yə münasibətdə (61.24) diferensiasiya əlaqəsini tapırıq.

Bu göstərir ki, normal dispersiya bölgəsində, qrup sürəti faza sürətindən çox olmadıqda, yəni, anomal dispersiya bölgəsində, dəyərlər mümkün olduqda, qrup sürəti işıq sürətini keçə bilər. . Bu arada, məsələn, şəkildən göründüyü kimi. 61.2, anomal dispersiya bölgəsi udma bölgəsi ilə üst-üstə düşür, burada düstur (61.36) istifadə edilə bilməz və ondan gələn nəticələr etibarsızdır.

(skan bax)

Faza və qrup sürətlərinə əlavə olaraq, siqnal sürəti və siqnalın ön sürəti anlayışlarından tez-tez istifadə olunur. Siqnal adətən kəskin məhdud kənarları olan dalğa paketi kimi başa düşülür. Onun qabaqcıl kənarı ön adlanır. Göstərmək olar ki, istənilən mühitdə siqnal cəbhəsinin sürəti vakuumda işığın sürətinə bərabərdir [T.Levi-Civitanın (1913) teoremi]. Sahənin cəbhə bölgəsində kəskin dəyişikliklərin yaşandığını hiss edəndə bunun səbəbini anlamaq çətin deyil və bu da öz növbəsində sahənin Furye genişlənməsində sonsuz yüksək tezliklərin olması ilə bağlıdır. Lakin (61.21)-ə əsasən, buna görə də mühit vakuum kimi sahədəki dəyişikliklərə münasibətdə davranır. Aydındır ki, bu, yüklü hissəciklərin ətalətindən qaynaqlanır.

Dispersiv mühitdə siqnal cəbhəsinin strukturu 1914-cü ildə A. Sommerfeld və L. Brillouin tərəfindən ətraflı tədqiq edilmişdir. Onlar aşkar etmişlər ki, cəbhə ilə əsas qrup arasındakı boşluqda absorbsiyaya malik mühitdə nəzərəçarpacaq dərəcədə artmış iki bölgə var. sahənin intensivliyini ayırd etmək olar. Brillouin onları birinci və ikinci xəbərçi adlandırdı. Gözlənildiyi kimi, onların sürətləri c-dən çox deyil və əsas qrupun sürəti və ya siqnalın sürəti yalnız udma bölgəsində (61.36) düsturu ilə hesablanan qrup sürətindən fərqlənir. Siqnal sürətinin tezlikdən asılılığı sxematik şəkildə Şəkil 3-də göstərilmişdir. 61.3 (tək rezonanslı modelin nümunəsində).

Maddənin elektromaqnit sahəsinə təsiri ilə bağlı maraqlı hadisə 1934-cü ildə sovet fizikləri P. A. Çerenkov və S. İ. Vavilov tərəfindən aşkar edilmişdir. Onlar bir mühitdə sürətli elektronlar tərəfindən buraxılan dar bir şüalanma konusunu müşahidə etdilər, bir şərtlə ki, onların sürəti işığın faza sürətini keçsin, yəni.