Взаимодействие света с веществом. Дисперсия света Различия в дифракционном и призматическом спектрах

3. Поглощение света

При прохождении световой волны через вещество, часть энергии волны затрачивается на возбуждение колебаний электронов. Частично эта энергия вновь возвращается излучению в виде вторичных волн, порождаемых электронами. Частично она переходит в энергию вещества. Поэтому интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается – свет поглощается в веществе.

Опыт показывает, что инт-ть света при прохождении через вещество убывает по экспоненциальному закону:

 – закон Бугера,

где  – инт-ть света на входе в поглощающий слой, l – толщина слоя, χ – постоянная, зависящая от свойств поглощающего вещества, называемая коэффициентом поглощения.

Продифференцировав это соотношение, получим:

Из этого выражения следует, что убыль инт-ни на пути dl пропорциональна длине этого пути и значению самой инт-ти. Коэффициент пропорциональности – коэффициент поглощения.

Из закона Бугера вытекает, что при  инт-ть  оказывается в e-раз меньше, чем  .
Т.о., коэффициент поглощения есть величина, обратная толщине слоя, при прохождении которого инт-ть света убывает в e-раз.
Коэффициент поглощения зависит от λ.

1. 
   У вещества, атомы (молекулы) которого практически не воздействуют друг на друга (например, газы, пары металлов при невысоком давлении), коэффициент поглощения χ для большинства λ близок к 0 и лишь для очень узких спектральных областей (несколько сотых ангстрем) обнаруживает резкие максимумы.
   

Эти максимумы соответствуют резонансным частотам колебаний электронов внутри атомов.

В случае многоатомных молекул обнаруживаются также частоты, соответствующие колебаниям атомов внутри молекул. Поскольку массы атомов в десятки тысяч раз больше массы электрона, молекулярные частоты бывают намного меньше атомных – они попадают в инфракрасную область спектра.

2. 
   Газы при высоких давлениях, а также жидкости и твердые тела дают широкие полосы поглощения.
   

По мере повышения давления газов максимумы поглощения расширяются и при высоких давлениях, спектр поглощения газов приближается к спектрам поглощения жидкостей.

Следовательно расширение полос поглощения есть результат взаимодействия атомов друг с другом.

3. 
   Металлы практически непрозрачны для света  , а для стекла, например,  , это обусловлено наличием в металлах свободных электронов. Под действием э/м поля световой волны, свободные электроны приходят в движение – в металле возникают быстропеременные токи, сопровождающиеся выделением джоулева тепла. В результате энергия световой волны быстро убывает, превращаясь во внутреннюю энергию металла.