II. Поглощение света и его особенности. Основной закон поглощения в дифференциальной и интегральной формах

Поглощение - явление ослабления лучистого потока по мере проникновения его вглубь вещества или среды.

Смысл поглощения заключается в том, что энергия оптического излучения переходит в другие виды энергии (тепловую, химическую, люминесцентную и др.)

Особенности:

1. Зависит от вида поглощающего вещества.

2. Зависит от концентрации поглощающего растворенного вещества.

3. Зависит от толщины слоя вещества.

4. Происходит по закону убывающей показательной (экспоненциальной) функции.

Закон поглощения в однородной среде для монохроматического излучения был установлен французским ученым Бугером в 1729 году и теоретически обоснован французским ученым Ламбертом в 1760 году.

Формулировка основного закона поглощения:

Слои вещества одинаковой толщины поглощают равные доли (части) падающего на них монохроматического светового (лучистого) потока независимо от его абсолютной величины.

1. Закон поглощения в дифференциальной форме:

Пусть на пластину толщиной «L» падает неослабленный лучистый поток Ф₀ .

Выделим в этом слое элементарный слой «dx». Проходя через вещество, лучистый поток поглощается слоем «Ф_х», а также самим элементарным слоем «dФ_х». На выходе из вещества слоем толщиной «l» лучистый поток ослабляется до значения «Ф _l»

Ф₀ - неослабленный лучистый поток;

Ф_х - лучистый поток, падающий на элементарный слой;

dФ_х - лучистый поток, поглощённый элементарным слоем «dx»;

Ф _l - ослабленный лучистый поток на слое толщиной «l»;

dx - толщина элементарного слоя.

dФ_x = -k_х · Ф_х · dx

Формулировка:

Лучистый поток, поглощённый элементарным слоем, пропорционален лучистому потоку, падающему на этот слой, и толщине этого слоя.

«k_λ» - коэффициент пропорциональности, показатель поглощения, зависит от длины волны (λ) или частоты (ν) падающего излучения и от природы вещества. (k_λ по СИ [м^-1]).

Знак «-» в законе поглощения означает убыль интенсивности излучения. Следствия:

1. dФ_x/dx = - k_λ · Фх — абсолютная скорость поглощения

Абсолютная скорость поглощения прямо пропорциональна лучистому потоку, падающему на этот слой.

2. dФ_x/Ф_xdx = - k_λ — относительная скорость поглощения. Относительная скорость поглощения есть показатель поглощения.