Дисперсия света

Дисперсией света называется явление зависимости показателя преломления среды n от

длинысветовой волны n = n ().

Дисперсия света является результатом взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества. Явление может быть объяснено на основе электромагнитной теории Максвелла и электронной теории вещества Лоренца. По теории Максвелла:

n = e, (7.1)

где – относительная магнитная проницаемость среды, – диэлектрическая проницаемость

среды.

Благодаря дисперсии луч белого света, проходящий через преломляющую среду, оказывается разложенным на различные монохроматические составляющие. Попадая на

экран, эти лучи образуют дисперсионный спектр Рис.32

(призматический спектр) – совокупность разноцветных полос (рис. 32).

Зависимостьинтенсивностиизлученияотl называется спектром.

Угол отклонения лучей призмой, в пределах которого образуется спектр:

g =f (n − 1), (7.2)

гдеf –преломляющийугол призмы, n –абсолютный показатель преломления призмы. Разложениесветавспектрвпризмепроисходитпозначениям n,а n = n () –функция

длины волны, поэтому лучи разных длин волн l отклоненными на разные углы:

g ~n~ l.

после прохождения призмы окажутся

(7.3)

Призма отклоняет лучи фиолетового цвета ф сильнее, чем красного кр.

Дисперсия вещества показывает, как быстро меняется показатель преломления n веществав зависимости от l:

Нарисунке 33 приведены дисперсионные кривые n w) и n (l).

Областьчастотw, в которой показатель преломления вещества n увеличивается с возрастанием w (или n уменьшается с возрастанием l), называется областью нормальной дисперсии (АВ, СD) и (А’В’, С’D’):

Область частот w, в которой показатель преломления вещества n уменьшается с возрастанием w (или n возрастает с уменьшением), называется областью аномальной дисперсии (ВС) и (В'С’).

Помереприближения ®w 0, n ® ¥ и скачкообразно меняется от (+¥; –¥). Неограниченное возрастание n при ®w 0 физически бессмысленно и практически неосуществимо (результат получили потому, что не вводили потери энергии на излучение

вторичных электромагнитных волн, не рассматривали соударение между излучающими атомами).Приw 0 амплитуда колебаний оптических электронов возрастает, что, приводит к поглощению энергии световой волны и превращению ее в тепловую. Фактически при w» w 0, распространение света не происходит, а наблюдается его интенсивное поглощение.

Рис. 33

Решение тестовых задач раздела «Дисперсия света»

Тест 1

Диэлектрическая проницаемость воды 81. Определить в соответствии с электромагнитной теорией Максвелла абсолютный показатель преломления для этой среды.

А) 9 Б) 3 В) 81 Г) 2

Тест 2

Стеклянная призма разлагает белый свет. На рисунках представлен ход лучей в призме. Правильно отражает реальный ход лучей рисунок …

А) Б) В) Г)

Решение:

Разложение света в спектр в призме происходит по значениям n. Вследствие дисперсии светавпризме,лучиразныхдлинволнl послепрохожденияпризмыокажутся

Призма отклоняет лучи фиолетового цвета l ф на больший угол (отсчитанный от нормали), чемкрасногоl кр (см. рис. 30).

Ответ: Г.

Тест 3

Рис. 34

А) AB –аномальной, C ¢ ¢ –аномальной В) AB – нормальной, CD ¢ –аномальной

Б) AB –нормальной, C ¢ ¢ –нормальной Г) AB – аномальной, CD ¢ –нормальной

Решение:

Надисперсионнойкривой n w) областидисперсии: AB – нормальной, BC –

аномальной, CD – нормальной.

Надисперсионнойкривой n (l) областидисперсии: A'B' – нормальной, B'C' –аномальной, C'D' – нормальной.

Ответ: Б.

Тесты для самостоятельного решения по разделу «Дисперсия света»

Тест 4

Разложение белого света в спектр трёхгранной призмой обусловлено... А) интерференцией света Б) отражением света В) дисперсией света Г) дифракцией света

Тест 5

Зависимость скорости синусоидальной световой волны в веществе от её частоты – это... А) дисперсия света Б) дифракция света

В) рефракция света Г) интерференция света

Тест 6

Световой пучок после прохождения через прозрачную призму дает на экране спектр. Укажите правильную последовательность цветов в спектре в порядке увеличения угла отклонения.

А) желтый, синий, зеленый Б) желтый, зеленый, синий В) синий, зеленый, желтый Г) синий, желтый, зеленый

Тест 7

При нормальной дисперсии света...

А) показатель преломления уменьшается с увеличением длины волны

Б) показатель преломления увеличивается с ростом длины волны

В) показатель преломления не изменяется с увеличением длины волны

Г) показатель преломления увеличивается пропорционально квадрату длины волны

Тест 8

При аномальной дисперсии с показатель преломления вещества…

А) уменьшается Б) увеличивается

увеличением частоты подающего на вещество света

В) сначала увеличивается, потом уменьшается Г) сначала уменьшается, потом увеличивается

Тест 9

Абсолютный показатель преломления среды n=9. Определить в соответствии с электромагнитной теорией Максвелла диэлектрическую проницаемость этой среды.

А) 81 Б) 9 В) 18 Г) 4,5

Date: 2015-05-09; view: 2907; Нарушение авторских прав