Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга.

Пространственная решетка – это кристаллическая структура, св-ва которой периодически повторяются по трем пространственным направлениям.

М. Лауэ предложил наблюдать дифракцию на кристаллах. Простой расчет дифракционной картины был предложен Вульфом и Брэггом.

λ=const

Разность хода лучей I и II: Δl=AB+BC=2dsinθ

2dsinθ=±kλ, max, k= 0,1,2,3…– формула Вульфа-Брэгга. θ – угол скольжения

Формула В-Б позволяет решать 2 основные задачи:

1) в рентгеноструктурном анализе. По известной длине волны измеряют θ и определяют порядок k и тогда находят расстояние d, т.е. структуру кристаллов.

2) в рентгеноспектроскопии: по известной структуре кристаллов (d) определяют из опыта θ и пор. k и тогда находят λ.

 

 

Излучение Вавилова-Черенкова.

Заряженная частица (электрон), движущаяся в твердой или жид. среде с постоянной скоростью, большей чем фазовая скорость в данной среде, излучает энергию. Это излучение имеет голубую окраску и направлено вдоль образующих конуса.

υ

e

Излучение В-Ч обусловлено явлением интерференции: Электрон при движении в среде с постоянной скоростью (с>υ>с/n) возбуждает атомы и молекулы среды, которые излучают когерентные волны и при некотором условии возникает излучение.

В точке наблюдения Р волны из А и В могут прийти одновременно. Расстояние АВ электрон пройдет за время:

(1) В точку Р волны придут в моменты времени:

, (2); (3)

AP-BP≈AC=ABcosθ (4). (3) c учетом (4): (5).

В точке Р будет усиление света, если Δt=0

- условие возникновения излучения В-Ч

Излучение В-Ч широко применяется при конструировании счетчиков элементарных частиц.

 

 

Дисперсия света в области нормальной и аномальной дисперсии.

n

Дисперсия – это совокупность явлений, обусловленная зависимостью показателя преломления n от длины волны λ или от частоты ν (n=n(λ), n=n(ν)). Дисперсией обусловлено разложение белого света в спектр при прохождении через призму. Дисперсия нормальная, если с ростом λ показатель убывает.

Норм. Аном.

λ

 

Нормальная: dn/dλ<0, dn/dν>0

Аномальная: dn/dλ>0, dn/dν<0

Аном. дисперсия наблюдается в областях сильного поглощения света.

Для изучения дисперсии применяется метод скрещивающихся призм.

свет

Одна призма

К

Ф

Две призмы

К

Ф

Норм. дисп.

Две призмы

К

Ф

Аном.

Полное объяснение дисперсии возможно только в квантовой мех.

В электронной теории для объяснения дисперсии рассм-ются

силы прохождения: 1) обобщенная сила Лоренца:

,

 

2) сила наподобие силы Гука (обусловлена колебаниями электрона в атоме)

, k=mω²

3) сила наподобие силы трения:

Уравнение движения электрона:

 

 

Поглащение и рассеивание света

Поглащение-явл.потери энергии световой волны при прохождении света ч/з в-во,при этом энергия волны переходит во внутр.энергию в-ва, или энергию вторичного излучения других направлений и спектрального состава. при этом интенсивность убывает.

Интенсивность(I)-средняя по времени энергия, переносимая волной в единицу времени ч/з единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны.

I=W/St. Поглащение света описывается законом Бугера.

Из опыта след., что уменьшение интенсивности света dI прямопропорц. I самого света и прямопропорц. пути dx, проходимому светом: dI = - kIdx, k - коэф. пропорц-ти, поглащения, минус показ., что интенсивность убывает.

Интенсивность при прохождении ч/з среду убывает по экспоненте. «к» зависит от рода в-ва и λ; kx=1; I=I₀/e; к=1/x. Физич смысл: Коэф. поглащения «к» - величина,обратная толщине слоя после прохождения которого I уменьшается в е раз.

рассеивание света -Явл. изменения направления распростр света, сопроводающиеся свечение рассеивающего в-ва. Виды рас света: 1. При рассеивании крупными частицами свет отражается по з-нам геометрич.оптики. 2. Если размеры рассеивающей частицы сравнимы с λ, то наблюдается дифракц. рассеивание.оно происх. в мутных средах. 3. Молекуляроне рассеивание - в чистых средах за счёт флюктуации, плотности, концентрации, анизитропии.

З-н Релейя: интенсивность рассевающего света обратно пропорц. 4 степени λ. объясняет голубой цвет неба: