ФИЗИКА
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 же она переходит в энергию движения атомов, т.е. во внутреннюю энергию вещества. Поэтому интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается – свет поглощается в веществе. Вынужденные колебания электронов, а следовательно, и поглощение света становятся особенно интенсивными при резонансной частоте (пунктирная кривая на рис. 5.5.2).
Опыт показывает, что интенсивность света при прохождении через вещество убывает по экспоненциальному закону:
(5.5.3)
.
Здесь I0 - интенсивность света на входе в поглощающий слой;
ℓ − толщина слоя;
х – коэффициент поглощения.
Это соотношение носит название закона Бугера. Продифференцировав (5.5.3), получим:
(5.5.4)
.
Из (5.5.4) следует, что убыль интенсивности на пути dℓ пропорциональна длине этого пути к значению самой интенсивности. Коэффициентом пропорциональности служит коэффициент поглощения.
Из формулы (5.5.3) вытекает, что при ℓ = 1/x интенсивность I оказывается в е раз меньше, чем I0. Таким образом, коэффициент поглощения есть величина, обратная толщине слоя, при прохождении которого интенсивность света убывает в е раз.
Коэффициент поглощения зависит от длины волны света λ (или частоты ω). Газы при высоких давлениях, а также жидкости и твёрдые тела дают широкие полосы поглощения (рис. 5.5.4а). По мере повышения давления газов максимумы поглощения, первоначально очень узкие (рис. 5.5.4б), всё более расширяются, и при высоких давлениях спектр поглощения газов приближается к спектрам поглощения жидкостей. Этот факт указывает на то, что расширение полос поглощения есть результат взаимодействия атомов друг с другом.
а) б) Рис. 5.5.4 |
Металлы практически непрозрачны для света. Это обусловлено наличием в металлах свободных электронов. Под действием электрического поля световой волны свободные электроны приходят в движение – в металле возникают быстропеременные токи, сопровождающиеся выделением ленц-джоулева тепла. В результате энергия световой волны быстро убывает, превращаясь во внутреннюю энергию металла.
к к к