Колебания и волны. Геометрическая и волновая оптика. Кузнецов С.И. - 132 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

132
10.3. Классическая теория дисперсии
Классическую теорию, рассматривающую процессы, протекающие
при условии
Am
EE
<
< , называют линейной оптикой. (Здесь
m
E – ам-
плитудное значение напряженности электрического поля волны;
A
E
–
амплитуда такой волны, энергия которой равна энергии связи частицы в
структуре). Законы линейной оптики справедливы при
В/м 1010
3
−=
m
E . Если амплитудное значение В/м 1010
119
− , то
Am
EE ≥
и соответствующий раздел теории относят к нелинейной опти-
ке.
Дисперсия света является результатом взаимодействия электро-
магнитной волны с заряженными частицами, входящими в состав ве-
щества. Теория Максвелла не могла объяснить это явление, так как то-
гда не было известно о сложном строении атома. Классическая теория
была разработана Х.А. Лоренцем лишь
после создания им же электрон-
ной теории строения вещества. Он показал, что
ε=n , а ε – тоже зави-
сит от частоты.
Для видимого света Гц10ν
15
≈ существует только поляризация
электрически упругого смещения. Смещаются в основном валентные
электроны. В процессе
вынужденных (под действием падающей свето-
вой волны) колебаний электронов с частотой ν (частота вынуждающей
силы)
периодически изменяются дипольные электрические моменты
атомов, частота которых тоже равна ν. Среднее расстояние между ато-
мами вещества много меньше протяженности одного цуга волн. Следо-
вательно, вторичные волны, излучаемые большим числом соседних
атомов, когерентны как между собой, так и с первичной волной. При
сложении этих волн они интерферируют, в результате этой интерферен-
ции
и получаются все наблюдаемые оптические явления, связанные со
взаимодействием света с веществом. Фаза вторичной волны другая (ска-
зывается запаздывание смещения электрона – смещение происходит
только при достижении определенной величины электрического поля),
но разность фаз первичной и вторичной волн постоянна. Скорость рас-
пространения фронта волны (фазовая скорость) зависит от результата
сложения, т.е
. от фазы результирующей волны.
В однородном изотропном веществе в результате интерференции
образуется проходящая волна, направление распространения которой
совпадает с направлением первичной волны.
В оптически неоднородной среде (с разным n), сложение первой и
второй волн приводит к рассеянию света.

Страницы