Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Почему n меняется с частотой?
Рассмотрим простую модель «молекулы стекла». Хотя квантово-механическое описание является единственно правильным, кое-что может прояснить и классический (электромагнитный) подход. Любое вещество имеет полосы резонанса с излучением, природа которых носит квантовый характер. Однако экспериментально наблюдать их мы можем вне зависимости от характера теории. Для стекла (неокрашенного) эти полосы лежат в УФ области спектра. Поэтому стекло и прозрачно в видимой области. Рассмотрение устройства «молекулы» как совокупности гармонических осцилляторов (электронов), прикрепленных к ядру «пружиной» дает , (2.12) где M – масса, а N – число осциллирующих частиц, q – заряд осциллятора, 0 – круговая частота резонансного поглощения, – текущая круговая частота. Число осцилляторов в формуле (2.12) N равно числу электронов на внешней оболочке атома, т.е. валентных электронов. Длина волны видимого света в среднем в 5 раз больше, чем 0, а частота в 5 раз меньше, чем 0 (1000 Å). При возрастании растет (см. 2.12) n 2-1, т.е. n. Поэтому фиолетовый и синий свет должны иметь n больше, чем красный, что находится в согласии с опытом. Рис. 5.1. Преломление луча различной длины волны в прозрачной призме. Слева синий луч (показатель преломления n 1), справа – красный (n 2, причем n 1 > n 2). Большему показателю преломления соответствует и большее отклонение луча на выходе призмы к ее основанию. Вспомогательными линиями показаны перпендикуляры к соответствующим граням. Надо сказать, что закон преломления ничего не говорит об интенсивности преломленного света, а она тоже зависит от длины волны. , где – показатель поглощения. Известно, что оптический диапазон стоит в ряду других частот электромагнитного излучения. Но он занимает особое положение, имея наибольшие коэффициенты поглощения электромагнитного излучения (света). Это свидетельствует о более сильном взаимодействии электромагнитного излучения с веществом именно в оптическом и примыкающих к нему диапазонах. Если мы, перейдя к квантовому рассмотрению, оценим энергию фотона, то она составит 1,5 - 3 эВ. Известно, что это диапазон энергии валентных электронов, проявляющийся в физических взаимодействиях и химических реакциях. Т.о., наиболее сильное поглощение и область дисперсии расположены в оптическом и соседним с ним ультрафиолетовом диапазонах. Остальные диапазоны электромагнитного излучения показывают более слабое взаимодействие с веществом. Это, с одной стороны, рентгеновский и - диапазон, с другой – тепловые и радиоволны.
Количество электронов, населяющих глубокие оболочки, падает. Следовательно, взаимодействие высокоэнергетичных электромагнитных излучений с веществом падает (по экспоненциальному закону) с ростом энергии кванта. Напротив, мы должны констатировать, что электромагнитное излучение больших длин волн находится вне области резонансного взаимодействия. Поэтому радиоизлучение слабо поглощается веществом, имеющим связанные электроны (диэлектрик) и сильно поглощается проводниками, особенно металлами, которыми оно еще и сильно отражается. Соответствующие формулы для коэффициента поглощения и отражения имеются еще со времен Лоренца. Таким образом, при объяснении спектральной зависимости преломления света мы пришли к необходимости квантово-механического подхода, отвечающего за природу , который чувствовал еще Ньютон, но который стал возможен не в XVIII, а в XX в. Резюме: Взаимодействие электромагнитного излучения со средой с точки зрения теории Максвелла описывается некоторыми основными закономерностями, которые в оптическом диапазоне дополняются резонансным поглощением, определяемым квантовыми закономерностями. Коротковолновое (рентгеновское и гамма) излучение имеет меньший коэффициент поглощения в среде, определяемый квантовым строением среды (электронные уровни энергии). Взаимодействие с длинноволновым излучением (например, радиодиапазона) может быть рассмотрено в классическом (максвелловском) подходе и определяется в значительной степени наличием свободных и связанных зарядов (электронов). Самое большое поглощение может находиться в ультрафиолетовом (где расположена ) или видимом диапазонах частот. Это положение полосы сильного оптического поглощения может дать только квантово-механическое рассмотрение (зонная теория твердого тела), дополненное анализом электронов в твердом теле как осцилляторов с позиции электродинамики Максвелла. Такой комплексный подход необходим потому, что речь идет о поведении связанных электронов.
Рис. 5.2. Уровни энергии и энергетические зоны в твердом теле. E вак –«вакуумный уровень энергии», максимальная энергия, которую может иметь электрон в пределах твердого тела. Eвак=0, это «физический», а не условный ноль энергии. Таким образом, энергия электрона вне твердого тела имеет положительное значение, а внутри – отрицательное.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 47; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.189.188.36 (0.005 с.) |