Раздел 10 билет 1 Рассеяние света, природа. Рассеяние Рэлея и Ми, комбинационное Р

Рассм. распр-ние плоской монохр. волны в однородной изотропной среде. Проведём плоскость MN(рис1), парал-ную волновой пов-ти. Рассмотрим волну, созданную малым элементом объёма в окрестности нек. т А в направлении, составляющем угол с первоначальным. Другой такой элемент , расположенный в окрестности т В, будет излучать вторичную волну такой же амплитуды. В силу полной когерентности волны, складываясь, будут интерферировать. Разность хода м/ж ними будет равна lsin , где l-расстояние м/ж т А и В. При выполнении условия lsin волны будут гасить друг друга. В силу полной однородности и изотропности среды элементу можно сопоставить элемент , расположенный на расстоянии , сдвиг фаз равен пи. Т о по причине интерференции вторичных волн в однородной среде свет не будет менять направления распр-ния. В неоднородной среде: Большинство сред имеют µ=1. Ур-е Максвелла примет вид: divεE(вект)=0, rotE(вект)=- divεB(вект)=0, c^2 rotB(вект)=- в случае неоднородности среды ε-ф-я пространственных корд.

ε=έ+ . E=Eo+E’, B=Bo+B’(вект), где Ео и Во удовл ур-ю Максвелла в однородной среде. Div(έEo)=0, rotEo(вект)= , divBo(вект)=0, c^2 rotB(вект)=- . В неоднородной среде Eo и Во(вект) представляют эл. магн. поле падающей волны, E’ B’(вект)-поле рассеянной волны. При наличии неоднородностей в среде появляется дополнительнвя поляризация, в рез-те чего появляется доп. дипольный момент. Природа: в состав среды входят молекули или атомы основного вещ-ва. Процесс рассеяния света состоит в заимствовании молекулой или частицей энергии у волны и излучении этой энергии в телесный угол, вершиной которого явл. молекула или частица. Если среда рассматривается как непрерывная, то источником рассеяния выступает оптич. неоднородность среды. Тогда среда характеризуется изменяющимся показателем преломления. Рассеяние явл. дифракциейволны на неоднородностях среды. Под Рэлеевским рассеянием понимается рассеяниемолекулами среды, т к размеры молекул много меньше длины волны видимиго света. Интенсивность рассеянной волны от одной молекулы увеличивается пропор-но числу квадрата Nо элементарных рассеивателей в ней. где n- Показатель преломления, N-концентрация. Полная интенсивность рассеяния одной частицей по всем направлениям: <So> для неоч. Плотных газов n , тогда . Теория рассеяния Ми учитывает размеры частиц и выражает рассеяние в виде рядов, малым параметром , где а – радиус частицы. Применимо к сферич частицам. При рассеяние становится рэлеевским. Примером неупругого рассеяния явл. комбинационное Р. Вызывается изменением дипольного момента молекул среды под действием поля падающей волны Е(вект), p(вект)=εo , -распр-ние волны с частотой. При действии монохр. поля эл. магн. Волны изменение дипольного момента будет происходить с частотами , . Свойства КР: 1)разность м/ж осн. частотой и частотой линии КР не зависит от частоты пад. света. 2)Интенсивность стоксовых линий намного ниже интенсивности антистоксовых и повышается с ростом температуры.

Раздел 11 билет 1 Скорость света Распространение монохр. Волны вида в изотропной среде характеризуется скоростью её распр-ния v=w/k. Фазовая скоростьзависит от показателя преломлении v=c/n. Излучение монохр. света представляет собой последовательность световых импульсов. Чем меньше длительность импульса, тем более широкий спектральный интервал волновых чисел он будет иметь. В недиспергирующей среде ширина и форма импульса не изменяется, скорость его распр-ния равна фазовой скорости. В диспергирующей среде из-за различия длин волн монохр. составляющие будут иметь разные скорости. Это приведёт к уширению и изменению формы импульса. Рэлей предложил характеризовать движение волнового пакета скоростью u, с которой перемещается его центр-групповая скорость. Групповая скорость пакета не равна фазовой скорости, имеющей макс амплитуду. Kw=ko+(dk/dw) (w-wo). Ko=k(wo)-зн-е волнового числа при w=wo. Величина dz/dt-cкорость перемещения точек, где амплитуда максимальна-групповая скорость. Волновая скорость u=dw/dk. Определим связь групповой и фазовой скорости: , учитывая что и получим формулу Рэлея: . Величина зарактеризует дисперсию среды. Если >0, то групповая скорость меньше, если наоборот – больше фазовой. В вакууме фазовая скорость равна групповой т к

Измерение скорости: метод Римера-он изучал затмения спутника Юпитера Ио. Он заметил, что промежуток времени м/ж затмениями периодически изменяется: когда Земля приближается к Юпитеру он уменьшается, а когда удаляется – увеличивается. Этот факт он объяснил тем, что свет распр-тся не мгновенно, а с конечной скоростью, и время м/ж двумя последующими затмениями зависит от расстояния, которое пройдёт свет. Однако время м/ж затмениями высчитано неверно и скорость равна 2.2 на 10 в 8 м/с. Физо использовал отражающее зеркало. Для измерения коротких промехутков времени, которые свет затрачивал на прохождение расст. От ист до зеркала и обратно, применял вращающийся с большой скоростью зубчатый диск, прерывающий световой пучок. Фуко определил скорость света по методу вращающейся призмы и сферического зеркала, расп. на горе сан Антонио, равную 298000+-500 км/с. Майкельсон усовершенствовал его опыт и получил скорость равную 299796+-4км/с. Путём

Измерения длины волны и частоты света, источником которого был гелий-неоновый лазер. Точное значение длины волны получалось путём сравнения с длиной волны оранжевого излучения изотопа криптона. Измерение частоты проводилось методами нелин. Оптики – генерациейизлучения с суммарными и разностными гармониками, частота лазерного излучения сравнивались с частотой эталона времени. Было получено значение скорости света . Скорость света составляет 299 792, 458 км/с