Фотометриялық шамалар. Жарықтың жұтылуы. Бугер заңы

Кіріспе

Жарық толқыны энергиясының сол толқынның затқа енуіне байланысты кемуін жарықтың жұтылуыдейміз. Сонда жарық бір ортадан өткенде оның интенсивтігі кемиді, өйткені жарық толқындары электр өрісі ықпалынан зат атомдарының құрамындағы электрондарды еріксіз тербетеді, себебі ұдайы тербеліс болу үшін жарық энергиясы жұмсалады да ол энергияның басқа түріне айналады. Зат атомдарының бір-бірімен соғылысу нәтижесінде электрондардың тербеліс энергиясының біраз бөлігі молекуланың ретсіз қозғалыс энергиясына айналады. Соның нәтижесінде дене қызып, біраз жарық энергиясы жутылады. Жарық интенсивтігінің кему дәрежесі жарық өтетін заттың табиғатына және оның қалыңдығына байланысты. Егер біртекті заттың бетіне тускен монохромат жарық шоғының интенсивтігі болса, оның сол заттан өткеннен кейінгі интенсивтігі мына формула арқылы анықталады: , мұндағы тұрақты шама Х-жұтылу коэфициенті, -заттың қалыңдығы. Минус таңбасы (-) жарық интенчивтігінің кемитіндігін көрсетеді.
Жарықтың жұтылу заңын тәжірибе жүзінде ең алғаш 1729ж француз ғалымы П.Бугер ашты. Одан кейінірек тәжірибе жүзінде 1760ж Ламберт жетілдіріп дәлелдеген. Сондықтан формула Бугер-Ламберт заңы д.а.
14. Жарықтың шашырауы — оптикалық сәуле (жарық) ағынының затпен өзара әсерлесуі кезінде кейбір сипаттамаларының өзгеруі. Мұндай сипаттамаларға жарық қарқындылығының кеңістіктік таралуы, жиіліктік спектр, жарықтың полярлануы жатады. Көбінесе, Жарықтың шашырауы деп ортаның кеңістіктік біртексіздігінен болатын сол ортаның өзіндік емес (меншіксіз) жарқырауын айтады. Жарықтың шашырауын жүйелі түрде кванттық электрдинамикаға негізделген сәуленің затпен әсерлесуінің кванттық теориясы мен зат құрылысының кванттық көзқарасына сүйене отырып сипаттауға болады. Бұл теория бойынша, Жарықтың шашырауының әрбір жеке актісі зат бөлшегінің энергиясы , импульсі к және полярлануы болатын фотонды жұтуы, содан кейін энергиясы , импульсі к және полярлануы болатын фотонды шығаруы деп қарастырылады (мұндағы және — түскен және шашыраған сәуле жиіліктері, к және к — толқындық векторлар). Егер шыққан фотонның энергиясы жұтылған фотонның энергиясына тең болса , онда Жарықтың шашырауы рэлейлік шашырау немесе серпімді шашырау делінеді. Ал Жарықтың шашырауы болғанда, энергия сәуле мен заттың арасында бөлінеді де, ол серпімсіз шашырау деп аталады.
Жарықтың шашырауын, көп жағдайда, сәуленің толқындық теориясы негізінде сипаттау жеткілікті. Бұл теория тұрғысынан, түскен жарық толқыны орта бөлшектерінде электр зарядтарының еріксіз тербелістерін тудырады, ал олар екінші реттік жарық толқындарының көздері болып табылады.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министірлігі
Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университет

СӨЖ
Тақырыбы: 1. Фотометриялық шамалар 2. Жарықтың жұтылуы. Бугер заңы.

Орындаған: Смагулова Л.Ж
Тексерген: Рахимбердина А.Т
Семей, 2015 жыл

Жарық толқыны энергиясының сол толқынның затқа енуіне байланысты кемуін жарықтың жұтылуыдейміз. Сонда жарық бір ортадан өткенде оның интенсивтігі кемиді, өйткені жарық толқындары электр өрісі ықпалынан зат атомдарының құрамындағы электрондарды еріксіз тербетеді, себебі ұдайы тербеліс болу үшін жарық энергиясы жұмсалады да ол энергияның басқа түріне айналады. Зат атомдарының бір-бірімен соғылысу нәтижесінде электрондардың тербеліс энергиясының біраз бөлігі молекуланың ретсіз қозғалыс энергиясына айналады. Соның нәтижесінде дене қызып, біраз жарық энергиясы жутылады. Жарық интенсивтігінің кему дәрежесі жарық өтетін заттың табиғатына және оның қалыңдығына байланысты. Егер біртекті заттың бетіне тускен монохромат жарық шоғының интенсивтігі болса, оның сол заттан өткеннен кейінгі интенсивтігі мына формула арқылы анықталады: , мұндағы тұрақты шама Х-жұтылу коэфициенті, -заттың қалыңдығы. Минус таңбасы (-) жарық интенчивтігінің кемитіндігін көрсетеді.
Жарықтың жұтылу заңын тәжірибе жүзінде ең алғаш 1729ж француз ғалымы П.Бугер ашты. Одан кейінірек тәжірибе жүзінде 1760ж Ламберт жетілдіріп дәлелдеген. Сондықтан формула Бугер-Ламберт заңы д.а.
14. Жарықтың шашырауы -- оптикалық сәуле (жарық) ағынының затпен өзара әсерлесуі кезінде кейбір сипаттамаларының өзгеруі. Мұндай сипаттамаларға жарық қарқындылығының кеңістіктік таралуы, жиіліктік спектр, жарықтың полярлануы жатады. Көбінесе, Жарықтың шашырауы деп ортаның кеңістіктік біртексіздігінен болатын сол ортаның өзіндік емес (меншіксіз) жарқырауын айтады. Жарықтың шашырауын жүйелі түрде кванттық электрдинамикаға негізделген сәуленің затпен әсерлесуінің кванттық теориясы мен зат құрылысының кванттық көзқарасына сүйене отырып сипаттауға болады. Бұл теория бойынша, Жарықтың шашырауының әрбір жеке актісі зат бөлшегінің энергиясы , импульсі к және полярлануы болатын фотонды жұтуы, содан кейін энергиясы , импульсі к және полярлануы болатын фотонды шығаруы деп қарастырылады (мұндағы және -- түскен және шашыраған сәуле жиіліктері, к және к -- толқындық векторлар). Егер шыққан фотонның энергиясы жұтылған фотонның энергиясына тең болса , онда Жарықтың шашырауы рэлейлік шашырау немесе серпімді шашырау делінеді. Ал Жарықтың шашырауы болғанда, энергия сәуле мен заттың арасында бөлінеді де, ол серпімсіз шашырау деп аталады.
Жарықтың шашырауын, көп жағдайда, сәуленің толқындық теориясы негізінде сипаттау жеткілікті. Бұл теория тұрғысынан, түскен жарық толқыны орта бөлшектерінде электр зарядтарының еріксіз тербелістерін тудырады, ал олар екінші реттік жарық толқындарының көздері болып табылады.
15. Жарықтың поляризациясы. Табиғи және поляризацияланған жарық.Жарық толқындары электромагниттік толқындардың бір түрі болып табылады да, олардың өрісін электр өрісі векторы мен магнит өрісі векторы арқылы сипаттауға болады. Бұл векторлар өзара және толқын таралатын бағытқа перпендикуляр болатынын бұрыннан білеміз. Осындай жарық толқыны өрісінің векторлары үздіксіз өзгеріп тербелісте болады.сондықтан мұндай векторлар кейде жарық вектрлары д.а. жарық толқындары заттың атомдары мен молекулаларында жүріп жатқан кейбір процесстер нәтижесінде пайда болады. Ал жарық көзі құрамында сансыз көп атомдар бар. Осы атомдардың шығаратын жарық толқындарының электр векторларының бағыттары әртүрлі болып ылғи да өзгеріп отырады. Сөйтіп жарық толқынының электр өрісі векторы түрлі жаққа бағытталған, яғни әртүрлі жазықтықта тербелуі мүмкін. Олай болса электр өрісі векторының кеңістікте ослайша барлық бағытта таралатын жарығы табиғи жарық д.а. табиғи жарық толқындарының кез-келген бағыттағы интенсивтігі бірдей болады.
Ал кейбір жарық толқыны тек белгілі бір бағытта ғана тербелуі мүмкін. Осындай жарық поляризацияланған жарық д.а.
16. Жарықтың шағылу және сыну кезіндегі поляризациялануы.Жарық екі ортаның шекарасында шағылғанда және сынғанда азды-көпті поляризацияланады. Енді жарықтың мөлдір екі диэлектрик орта шекарасында поляризациялануын қарастырайық. Ол үшін бір SO табиғи жарық сәулесі ZZ' шағылу жазық пластинка бетіне і бұрышпен түсіп, сол нүктеде і' бүрышпен шағылатын болсын (3-сурет). Шағылған ОС сәулесі D поляроидтан өтіп, экранды (Экр) жарықтандырады. Поляроидты бұру арқылы экрандағы жарықталынудың күштілігін өзгертуге болады. Егер экрандағы жарықталынудың интенсивтігі өзгерсе, онда жарық сәулесінің поляризацияланғандығын байқаймыз. Сонымен қатар, шағылған сәуленің поляризациялануы оның түсу бұрышына да байланысты. Егер де бұрыштың шамасын 0 -- 90°-қа дейін өзгертсек, онда шағылған сәуле поляризациясының шамасы алғашқы кезде өседі де, түсу бұрышының белгілі бір шамасында і өзінің ең максимал мәніне жетіп, толық поляризацияланады да, содан қейін кеми бастайды. Олай болса, шағылған сәуленің толық поляризациялануы кезіндегі түсу бұрышы і толық поляризациялану бұрышы деп аталады. Ағылшын физигі Д. Брюстер (1781 -- 1863) көптеген эксперименттердің нәтижесінен 1811 ж. мынадай қорытынды жасады, яғни жарықтың поляризациялану бұрышының тангенсі жарық шағылатын ортаның сыну көрсеткішіне тең болады: .Осы формула Брюстер заңы деп аталады да, кез келген заттардың сыну керсеткіштерін анықтау үшін пайдаланылады. Сөйтіп шағылған сәуле әр уақытта өзінің түсу жазықтығында поляризацияланады.Ал сынған сәулеге келетін болсақ, олардың шағылған сәуле сияқты толық поляризацияланбай тек шала поляризациялануы үшін оның таралу жолына бірнеше қабат (мысалы 9 -- 10) шыны пластинкалар қою қажет, себебі әрбір шыны пластинкадан жарық сәулесі сынып өткен сайын оның поляризациялануы күшейе түседі де, сыну бұрышы толық поляризациялану бұрышына тең болғанда жарық толық поляризацияланады. Сөйтіп осындай шыны пластинкалар қабаттары Столетов табаны деп аталады. Осындай табанды шағылған және сынған сәулелердің поляризациясын зерттеу үшін қолданады.
17.Жарық сәулесінің қосарланып сынуы.Табиғатта және техникада өзіне түскен жарық сәулелерін қосарландырып көрсететін кристалдар кездеседі. Егер осындай кристалдар арқылы біз затты көретін болсақ, онда оның қосарланған кескінін байқауға болады. Бұл құбылысты бірінші рет 1647 жылы дат ғалымы Э. Бартолин (1625-1698) исланд шпатын зерттеудің нәтижесінде ашқан болатын. Сондықтан мұндай құбылысты жарық сәулелерінің қосарланып сынуы деп атайды да, осындай қасиеттері бар кристалдар қосарландырып сындырушы делінеді. Жарық сәулесінің қосарланып сыну теориясын алғаш (1690 ж.) Гюйгенс ұсынып, оны кейін (1822 ж.) Френель біраз дамытты.
18. Жасанды оптикалық анизотропиялар.Кейбір қатты және сұйық диэлектриктер электр өрісінің әсерінен анизотропты заттарға айналып, сәулені қосарландырып сындырады. Осындай құбылыс қатты денелерді сыртқы күштер арқылы сығудың немесе созудың нәтижесінде, сол сияқты магнит өрісінің әсерінен де байқалады. Мысалы, электр өрісінде сәуленің қосарланып сынуын бірінші рет 1875 ж шотланд физигі Керр ашқан болатын, сондықтан бұл құбылыс Керр эффектісі д.а. Ішіне жазық конденсатор орнатылған мөлдір астауша алып, оған толтыра нитробензол құйып, оны бас қималары өзара перпендикуляр поляризатор мен анализатор аралығына жарық жолына қоямыз. Сонда конденсатор пластинкаларының аралығына электр өрісі жоқ жағдайда көру өрісі қараңғы болады, себебі поляризатор арқылы өткен жарық анализатордан өтпе йді. Егер де конденсатор зарядталып, электр өрісі пайда болса, онда анализатордан жарық сәулесі өтеді де, көру өрісі айқын жарық болады. Өйткені, нитробензолдың оптикалық қасиеттері осьінің бағыты электр өрісімен бағыттас бір осьті кристалл қасиеттері сияқты болады. Сондықтан өріске перпендикуляр бағытта түскен жазық поляризацияланған сәуле кәдімгі және өзгеше сәулелерге жіктеледі.
19. Поляризациялық призмалар мен поляроидтар. Поляризациялық призма- сәулелер қосарланып сынатын заттардан жасалынған кұрама призма; жазық поляризацияланған жарықты алу үшін қолданылады. Поляризацияланған жарықты арнайы поляроид деп аталатын поляризациялық қабықшасы арқылы алады. Осындай поляроидтың түріне целлулоид қабықшасының бетіне біркелкі бағытта күкірт қышқылына малынған иодты хинин кристалдарын жағып, одан табиғи жарық сәулесі өткізілсе, онда қабықшаның артқы бетінде тұрған экраннан поляризацияланған сәулені байқаймыз. Осындай поляроидтың механикалық моделін былайша көрсетуге болады (2-сурет). 5 жарық көзінен табиғи жарық сәулелері таралып жатсын. Осы сәулелердің таралу бағытына нормаль поляроид қойылған да, одан өткен жарық сәулелері толық поляризацияланады. Онан кейін жарық сәулелері II поляроид арқылы өтіп экранға түседі. Осындағы I поляроид поляризатор, ал ІІ поляроид анализатор деп аталады.
20. ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.