Поглощение и рассеяние излучения

Уменьшение интенсивности света в результате взаимодействия световой волны с электронами вещества называется поглощением. В результате этого взаимодействия энергия волны затрачивается на возбуждение колебаний электронов или атомов внутри молекулы. Частично эта энергия возвращается излучению в виде встречных волн, частично переходит во внутреннюю энергию вещества. В результате световой поток, прошедший некоторый поглощающий слой вещества оказывается ослабленным.

Закон Бугера. Коэффициент поглощения

dl

I₀ I

I΄ I΄- dI

l

Рис.1.Прохождение света через поглощающий слой.

Предположим, что световой поток монохроматических лучей с длиной волны λ проходит через поглощающий слой толщиной l (рис. 1. ) Пусть при прохождении света с начальной интенсивностью через тонкий поглощающий слойdl интенсивность света уменьшилась на некоторую величинуdI.Это уменьшение интенсивности пропорционально толщине слояdlи величине (без учёта рассеяния):dI = -Kdl(1) гдеК- коэффициент поглощения данного вещества. Знак минус означает, чтоdIиdlимеют разные знаки. Проинтегрировав выражение (1), получим формулу, показывающую ослабление света слоем толщинойl: или (2)

откуда (3) ЗАКОНА БУГЕРА.

где I₀ - интенсивность света, падающего на поглощающий слой.

I- интенсивность света, прошедшего через поглощающий слой.

Отношение выраженное в процентах, называется пропусканием (прозрачностью )вещества :(4) Десятичный логарифм величины обратной прозрачности называется оптической плотностьювещества :

(5)

Подставляя (5) в уравнение (2) и заменив натуральный логарифм на десятичный, получим : 2, 3 D=Кl(6) откуда

Физический смысл коэффициента поглощения легко установить, преобразовав уравнение (2) к следующему виду: 7)

Откуда видно, что коэффициент поглощения пропорционален величине ln(I₀/I). Он численно равен единице, делённой на толщину поглощающего слоя вещества, при прохождении которого интенсивность света уменьшается ве = 2,72раз, и измеряется в обратных сантиметрах (см ^-1).Оптическая плотностьимеет тот же физический смысл, что и коэффициент поглощения, но только относится ко всей толщине слоя.

8. Квантовые свойства света. Фотоэффект и уравнение Эйнштейна. Внешний и внутренний фотоэффект.Фотогальванический эффект. Эффект Комптона и импульс фотона. Элементарная теория эффекта Комптона.Давление света Опыты Лебедева.

Внешний фотоэффект.

Явление внешнего фотоэффекта заключается в испускании электронов поверхностью твер­дых тел и жидкостью под действием электромагнитного излучения. Это явление было впервые обнаружено Г. Гер­цем в 1887 г. Он заметил, что проскакивание искры между электродами разрядника облегчается, если отрицательно заряженный электрод осветить ультрафиолетовыми луча­ми.

Частицы, испускаемых поверх­ностью тел под действием света, являются электронами, которые называются фотоэлектро­нами.

Принципиальная схема для исследования фотоэффек­та приведена на рис. 9.5. В вакуумной трубке имеются два

электрода: катод К из исследуемого вещества, на который падает свет, и анод А. Потенциометр R позволяет изменять значение и знак подаваемого на электроды напряжения U. Возникающий в цепи ток при освещении катода светом измеряется с помощью микроамперметра.

Полученные с помощью такой установки вольтампер­ные характеристики приведены на рис. 9.6. Кривые / и 2 соответствуют постоянным значениям светового потока, причем Фз > Фь Из рис. 9.6 видно, что фототок /, начиная с определенного значения анодного напряжения (/*, оста­ется практически постоянным, т. е. достигает насыщения. Это означает, что при U > U* все электроны, выбитые из катода, достигают анода.

Оказывается, что если на фотокатод подать возрастаю­щее напряжение противоположного знака, то фототок постепенно уменьшается и при некотором значении напря­женияU =—и_з прекращается (U₃ — задерживающий потенциал). Это значит, что вылетающие из катода фото­электроны имеют кинетическую энергию, которая меньше либо равна некоторому максимально возможному ее зна­чению mv²_max/2, причем очевидно, что

(9.21)

Экспериментально установлены следующие три за­кона фотоэффекта.