Физика взаимодействия света с веществом

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и теоретической физики

Лаборатория оптики

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКРАШЕННОГО РАСТВОРА ПРИ ПОМОЩИ

КОЛОРИМЕТРА КФО

Лабораторная работа

Г.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКРАШЕННОГО РАСТВОРА ПРИ ПОМОЩИ КОЛОРИМЕТРА КФО

Теоретические основы эксперимента

Физика взаимодействия света с веществом

Взаимодействие света и среды в общих чертах можно представить следующим образом. Электромагнитное поле световой волны воздействует на заряженные частицы среды, заставляя их совершать вынужденные колебания на частоте поля. При этом часть энергии светового поля передается частицам – световая волна поглощается. Колеблющиеся электроны, в свою очередь, становятся источниками вторичных световых волн. Интерференция этих волн приводит к тому, что скорость распространения света в среде становится меньше, чем скорость света в вакууме и, кроме того, зависит от частоты световой волны. Это явление называется дисперсией света.

Существование дисперсии явилось одним из фундаментальных затруднений первоначальной электромагнитной теории света Максвелла. Вспомним, что одним из важных выводов этой теории было установление равенства . Таким образом, скорость распространения света ( ) оказалась связанной с константами вещества, в котором распространялся свет. Эти константы первоначально вводились в уравнения Максвелла формально и имели чисто феноменологический характер. Однако для многих веществ, например, для стекла, воды, различных спиртов, e оказалось гораздо больше n² ; кроме того, показатель преломления зависел от частоты падающего света. Возникла необходимость дополнения уравнений Максвелла такой моделью среды, которая адекватно описывала бы явление дисперсии. В настоящее время трудности объяснения дисперсии света полностью устранены электронной теорией, которая в рамках представлений электромагнитной теории позволила дать молекулярное истолкование феноменологических параметров e и m .

В обычных условиях число атомов столь велико и расположены они настолько близко друг к другу, что дискретная структура среды не проявляется. Вещество ведет себя как сплошная среда. Это и позволяет ввести такие характеристики вещества как поляризация (дипольный момент единицы объема среды), электрическая и магнитная индукция. Как ведет себя, например, поляризация в среде, возбуждаемой световой волной? Это – один из центральных вопросов физики взаимодействия света с веществом.