Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
длины волны (дисперсия) не нашла объяснения в электромагнитной теории
Максвелла, согласно которой п2 = г.
Коши, используя идеи Френеля об учете влияния молекул вещества на
частички эфира, предложил в первой половине XIX в. формулу зависимости п
от 5i0:
"=л+|-+|+- <1U>
Согласно формуле (11.1), показатель преломления уменьшается с ростом
длины волны.
* Наряду с другими разделами молекулярной оптики более подробное
изложение дисперсии света см.: Волькенштейн М В. Молекулярная оптика. М.-
Л., Изд во АН СССР, 1951, его же. Строение и физические свойства молекул.
М.--Л., Изд-во АН СССР, 1955.
264
Аномальная дисперсия. Формула Коши хорошо оодеываеьдис-персию в области
спектра, в которой данное тело не поглощает свет. В области же полосы
поглощения * обнаружена аномальная зависимость показателя преломления от
длины волны - возрастание показателя преломления с увеличением длнны
волны. Явление это впервые было обнаружено Леру (1862 г.) при прохождении
света через пары иода. Он установил, что при прохождении света через
полую призму, наполненную парами иода, синие лучи преломляются меньше,
чем красные. Такое отклонение зависимости показателя преломления от длины
волны Леру назвал аномальной дисперсией
Кундт, проведя более тщательные опыты, установил, что явление аномальной
дисперсии связано с поглощением света, точнее, аномальная дисперсия
происходит непосредственно в области полос поглощения. В этом можно
убедиться также с помощью графика зависимости показателя преломления
раствора цианина от длины волны (рис. 11.2).
Как видно из рисунка, в области полос поглощения от М до N пока^ затель
преломления резко уменьшается с увеличением длины волны, т. е.
наблюдается аномальная дисперсия. Аналогичная зависимость наблюдалась и
для других веществ (паров натрия и др.). У всех без исключения веществ
существуют области аномальной дисперсии. Однако не обязательно, чтобы эти
области для всех веществ находились в видимой части спектра. Например,
такие прозрачные для видимого спектра тела, как стекло, кварц и др., не
имеют аномальной дисперсии на всем протяжении видимого гпектра.
Аномальная дисперсия наблюдается для стекла в области около 3500 А, для
кварца - около 1900 А, для флюорита - около 1300 А. Вообще для каждого
вещества существует не одна, а несколько областей или полос поглощения.
Поэтому полная дисперсионная картина вещества состоит из областей
аномальной дисперсии, соответствующих областям внутри полос (или линий)
поглощения, и областей' -нормальной дисперсии, расположенных между
полосами (или линиями) поглощения.
§ 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНОМАЛЬНОЙ ДИСПЕРСИИ
Метод скрещенных приборов. Первые серьезные опыты по изучению аномальной
дисперсии были выполнены Кундтом и Вудом. Они использовали
усовершенствованный ме.тод скрещенных призм Ньютона. Экспериментальное
наблюдение аномальной дисперсии
* Если пользоваться источников света, излучающим всевозможные длины волн
(источник сплошного спектра), то, как показьгвают опыты, в зависимости от
свойств среды поглощение происходит в отдельны* узких или широких
интервалах длит! волн, т. е. существуют отдельные полосы поглощения.
Рис. 11.2
265
затруднено тем, что аномальная дисперсия всегда возникает в той области
спектра, где данное вещество сильно поглощает световую энергию. Кроме
того, несмотря на то что наиболее отчетливая картина аномальной дисперсии
наблюдается у газов (паров), характеризующихся отдельными резкими линиями
поглощения, малая величина показателя преломления в газах (при
исследовании вблизи линии поглощения необходимо брать газ малой
плотности) вызывает необходимость использования интерференционных
рефрактометров в сочетании со спектральными приборами. Эгим методом
пользовались многие исследователи при изучении аномальной дисперсии.
Метод скрещенных приборов был усовершенствован Д. С. Рождественским. При
исследовании аномальной дисперсии в парах натрия он применил
видоизмененный * интерферометр Жамена в сочетании с дифракционной
решеткой. Вместо дифракционной
решетки можно пользоваться призменными спектрографами. Упрощенная схема
метода скрещенных приборов пред-К ставлена на рис. 11.3.
Через интерферометр, состоящий из двух полупрозрачных (П1 и Пя) и двух
непрозрачных зеркал (Я2 и Я4) пропускается свет от источника сплошного
спектра. Интерференционная картина, полученная в виде горизонтальных
полос, с помощью линзы Л2 проектируется на щель спектрографа. Спектрограф
располагается так, чтобы щель его была направлена перпендикулярно к
горизонтально расположенным полосам интерференции. В обе ветви
интерферометров вводятся две одинаковые кюветы 7\ и Т.,. В одну из кювет
(расположенную внутри вакуумной печи) вводится исследуемый материал, в
данном случае пары натрия. Путем нагрева до нужной температуры можно
получить пары натрия при необходимом давлении. Вторая кювета
откачивается. Если кювета с металлом не нагрета, то из-за отсутствия
