|
глава 7 ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МИНЕРАЛОВ
7.1 Излучение
Хорошо известно, что при сжигании какого-либо
вещества оно в определенной степени диссоцииру-
ет и затем образуются новые соединения, в том
числе газообразные. При этом выделяются свет и
тепло. И свет и тепло отличаются от других про-
дуктов горения тем, что они не материальны, т. е.
не являются веществами, которые можно собрать
и взвесить, как это удается делать с газами, ды-
мом и золой. Свет и тепло следует относить к лу-
чистой энергии, или просто — к
излучению.
Излучение такого рода может перемещаться
через пустое пространство, о чем свидетельству-
ют свет и тепло, поступающие к нам от Солн-
ца, а также доходящие до нас радиоволны, ис-
пускаемые звездами в самых отдаленных уголках
Вселенной. Это излучение описывается уравнени-
ями, выведенными Дж. К. Максвеллом в 1865 г.,
1
как электромагнитное возмущение, возникающее
в форме импульсов, у которых
электрические век-
торы
расположены под прямым углом к направ-
лению распространения и связаны с
магнитными
векторами,
которые также находятся под прямым
углом к тому же направлению, но одновременно
перпендикулярны к электрическим векторам. Од-
но из следствий уравнения Максвелла говорит о
том, что скорость распространения всех возмуще-
ний подобного рода в вакууме должна быть оди-
накова.
Следовательно, все электромагнитные излуче-
ния в вакууме однотипны. Но когда на их пу-
ти встречается какое-либо вещество, т.е. элемен-
тарные частицы химических элементов, содержа-
щаяся в них энергия вступает с этим веществом
во взаимодействие. В зависимости от характера
этого взаимодействия излучение можно разделить
на различные виды. Выделение отдельных ви-
дов электромагнитного излучения является доста-
точно произвольным и производится только ради
удобства, так как каждый вид непрерывно и посте-
пенно переходит в соседний. В совокупности вся
область различных видов излучения называется
спектром электромагнитного излучения (рис. 7.1).
Для описания взаимодействия электромагнит-
ного излучения с веществом наиболее целесо-
образно применить аналогию с волновым движе-
нием. Колебательное энергетическое поле продви-
гается вперед импульсами наподобие ряда волн,
которые разбегаются в разные стороны от бро-
шенного в воду камня. Наблюдая за поплавком,
можно видеть, что в этом случае вода не пере-
мещается в стороны от центра при прохождении
череды волн. Частицы воды просто поднимаются
и опускаются в соответствии с вызванным воз-
мущением, до тех пор пока начальная энергия
не исчерпается за счет работы, затраченной на
преодоление силы тяжести и внутреннего тре-
ния.
В этой главе аналогия с волнами используется
для описания поведения света, как это было в гл. 4
при рассмотрении взаимодействия рентгеновских
лучей с кристаллами. Дадим некоторые определе-
ния, необходимые для дальнейшего изложения.
На рис. 7.2 показана волна в разрезе в коор-
динатах пройденного ею пути
d
и времени
t.
Из
рисунка видно, что подразумевается под длиной
волны
λ,
ее периодом
T
и амплитудой а.
Скорость распространения волны определяет-
ся расстоянием, пройденным ею в единицу вре-
мени:
V
=
d/t.
Частота
ν
представляет собой число полных
колебаний, которые в единицу времени соверша-
Рис. 7.1 Длины волн спектра электромагнитного излучения.
ет частица
1
, обеспечивающая волновое движение
Если одно колебание совершается за период Г, то
v = 1/Т.
Частота — фундаментальное свойство электро-
магнитных возмущений, которое не изменяется
при их взаимодействии с веществом. Она связана
с А и
V
уравнением
vl
= V.
В вакууме, где скорость всех видов электро-
магнитного излучения одинакова, частота и длина
волны изменяются совместно. Это положение со-
храняется при прохождении излучения через лю-
бую другую однородную среду. Но поскольку в
разных средах скорость различна, из последне-
го соотношения следует, что при переходе из од-
ной среды в другую изменяется и связанная со
скоростью длина волны. Для двух сред (1 и 2)
имеем
V
1
/V
2
=
l
1
/
l
2
.
Если говорить о свете, то восприятие цвета сет-
чаткой глаза обусловлено излучением, проходя-
щим через стекловидное тело глаза. В силу того
что при данной частоте свет всегда будет иметь
скорость и длину волны, соответствующие сре-
де распространения, мы можем связывать цвет с
Do'stlaringiz bilan baham: |
