6.1. Поглощение света. Рассеяние света. Дисперсия света

С классической точки зрения процесс рассеяния света заключается в том, что свет, проходя через вещество, возбуждает колебания электронов в атомах. Колеблющиеся электроны становятся источниками вторичных волн. Вторичные волны являются когерентными и поэтому должны интерферировать. В случае однородной среды вторичные волны гасят друг друга во всех направлениях, кроме направления распространения первичной волны. Поэтому рассеяние света, то есть перераспределение его по разным направлениям, отсутствует. В направлении первичной волны вторичные волны, интерферируя с первичной волной, образуют результирующую волну, фазовая скорость которой отлична от скорости света в вакууме. Этим объясняется дисперсия света.Следовательно, рассеяние света возникает только в неоднородной среде. Такие среды называются мутными. Примерами мутных сред могут быть дымы; туманы;суспензии, образованные мелкими твердыми частичками, плавающими в жидкости; эмульсии, то есть взвеси частиц одной жидкости в другой .

Поглощение света, уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через материальную среду, за счёт процессов его взаимодействия со средой. Световая энергия при Поглощение света переходит в различные формы внутренней энергии среды; она может быть полностью или частично переизлучена средой на частотах, отличных от частоты поглощённого излучения.

6.2. Тепловое излучение, его характеристики и законы.

Теплово́е излуче́ние — электромагнитное излучение со сплошным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их внутренней энергии. Один из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции).В физике для расчёта теплового излучения принята модель абсолютно чёрного тела, тепловое излучение которого описывается законом Стефана — Больцмана.

Закон Стефана — Больцмана

Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямопропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:

P = SεσT4

Закон излучения Кирхгофа

Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы, химического состава и проч.

Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:

6.3. Квантовая гипотеза Планка, формула Планка.

Квантовая гипотеза Планка состояла в том, что для элементарных частиц, любая энергия поглощается или испускается только дискретными порциями. Эти порции состоят из целого числа квантов с энергией таких, что эта энергия пропорциональна частоте ν с коэффициентом пропорциональности, определённым по формуле:

где h — постоянная Планка, и

Формула Планка — выражение для спектральной плотности мощности излучения абсолютно чёрного тела, которое было получено Максом Планком. Для плотности энергии излучения u(ω,T):

7.1. Фотоны – частицы с нулевой массой покоя, которые движутся в вакууме со скоростью с=3*10⁸ м/с.

Энергия фотонов E=hv.

7.2. Внешним фотоэффектом наз. испускание электронов металлом под действием света.

Законы фотоэффекта:

1. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется его частотой.

2. Для каждого металла существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота света (максимальная длина волны), зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности, при которой свет любой интенсивности фотоэффекта не вызывает.

3. При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна энергетической освещенности катода):

I_H=b*Ф, где b – интегральная чувствительность фотокатода.

4. Фотоэффект безынерционен.

Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

hv=A+mV²_max/2

7.3. Явление Комптона состоит в изменении длины волны рентгеновских лучей, происходящем при рассеянии их легкими атомами.