Absorpce světla

snížení intenzity optického záření (světla), které prochází materiálovým médiem, v důsledku procesů jeho interakce s médiem. Světelná energie v p. přechází do různých forem vnitřní energie životního prostředí; může být zcela nebo částečně znovu vydáváno médiem na frekvencích jiných, než je frekvence absorpčního záření. Základní zákon popisující P. s. - Bouguer právo

I světlo procházející tloušťky střední vrstvy l , a počáteční světelného toku I 0 . Ještě záviset na I, I 0 a l poměr K lambda se nazývá absorpční koeficient (viz. Absorpční koeficient) (PP , v absorpci spektroskopie koeficientem); je zpravidla odlišné pro různé vlnové délky λ . Tento zákon byl založen zkušeností v roce 1729 P. Bugerem. V roce 1760 J. Lambert odvodit teoreticky je to velmi jednoduché předpoklady snižování k tomu, že při průchodu látky vrstvy intenzity světla snižuje v poměru, který závisí pouze na PP a tloušťce vrstvy, tj dl / l = .. - k λ dl (rozdíl, který odpovídá prvnímu záznamu zákona Bouguer). Fyzikální význam práva je, že PP nezávisí na I a l (toto bylo ověřeno experimentálně SI Vavilov se změnou I absorpce světla 10 20 časy). Závislost k λ na λ se nazývá absorpční spektrum látky.Pro izolované atomů (např., Ve zředěných plynů), má podobu sady úzkých čar, tj k λ je jiný než 0, pouze v určitých úzkých rozsahů vlnových délek (šířka desetin - .. setin ). Tyto hodnoty odpovídají frekvencí vlastních kmitů elektronů uvnitř atomů, „rezonovat“ zářením a vystupuje nad tak absorbování energie ( obr. 1 ). Spektra p. jednotlivé molekuly také odpovídají přirozeným frekvencím, ale mnohem pomalejší oscilace uvnitř molekul samotných atomů, které jsou mnohem těžší než elektrony. Molekulární spektra p. zabírají regiony s podstatně větší vlnovou délkou, tzv. absorpční pásy, šířka od jednoho do tisíců Å. Nakonec, P. s. kapaliny a pevná tělesa se obvykle vyznačuje velmi širokém rozsahu (desítky tisíc a) s velkými hodnotami K lambda a hladký průběh jeho změny ( obr. 2 ). Kvalitativně to lze vysvětlit skutečností, že v kondenzačním médiu silná interakce mezi částicemi vede k rychlému přenesení částic energie do celého kolektivu, daného světlem jednoho z nich. Jinými slovy, nejen jednotlivé částice "rezonují" světelnou vlnou, ale také četné spojení mezi nimi. Toto je doloženo například změnou v P. s. molekulárních plynů se stoupajícím tlakem - čím vyšší je tlak (tím silnější je interakce částic), "nejasné" absorpční pásy, které se při vysokých tlacích podobají spekterám p. kapaliny. Dokonce i Buger vyjádřil přesvědčení, že pro P. p. důležitá "není tloušťka, ale hmoty hmoty obsažené v těchto tloušťkách." Později německý vědec A. Behr (1852) experimentálně potvrdil toto, což ukazuje, že pod P.s. molekuly plynu nebo látky rozpuštěné v podstatě nonabsorbing rozpouštědla, PP je úměrná počtu absorbujících molekul na jednotku objemu (a tedy i na jednotku vlnová délka světelné dráhy), tedy koncentrace: .. k λ = χ λ s (Behrovo pravidlo). Takže zákon P. P. Získal formu zákonu Bouguer-Lambert-Behr ;

, kde x lambda nezávisí na koncentraci a charakterizuje molekulu absorbující materiál. Fyzickým významem Behrova pravidla je potvrzení nezávislosti P. s. molekul na jejich interakci s prostředím, a v reálných plynů (i při nízkých tlacích) a roztok se pozorovat četné odchylky od něj. Výše uvedené se vztahuje na relativně malé tloušťce optických médií (viz. Optická tloušťka) rovný (zanedbání rozptyl v paprsku) k λ l. S nárůstem k λ l П. s. médium se zesiluje na všech frekvencích - rozšiřují se linie a absorpční pásma. (Vysvětlení to dává kvantové teorie P. p., S přihlédnutím zejména násobek rozptyl fotonů v optickém „husté“ médium se změnou jejich četnosti a nakonec, jejich absorpční částic média.) Při dostatečně vysoké k > λ l médium pohlcuje všechny světla pronikajícího do něj jako černého tělesa. Při provádění médií (kovy (viz. Kovy), plazma (viz. Plazma), a tak dále. D.), Světelná energie se přenáší nejen vázaných elektronů, ale také (a často značně) volné elektrony, k λ > v takových médiích silně závisí na jejich elektrické vodivosti (viz Vodivost) a. Významné P. s. ve vodivých médiích velmi silně ovlivňuje všechny procesy šíření světla v nich; je formálně vzít v úvahu skutečnost, že termín obsahující K objeví lambda v výrazu pro komplexní index lomu (viz.Index lomu) média. V poněkud idealizovaném případě, P. p. Pouze volné elektrony (drátová elektrony) nk λ = 4πσ / c ( n - reálná část indexu lomu c - Rychlost světla). Měření p. kovy nám umožňují určit mnoho jejich charakteristických vlastností; experimentální data jsou dobře popsána moderní kvantovou teorií metaloplastů . 1, potom vrstvy média lambda intenzity tloušťka Teoretické výpočty často používá hodnotu χ související k λ poměr n χ) světla klesá

e
, т. e. Absorpce světla je 100 000krát. Od velmi silného p. charakteristika kovů (alespoň ve viditelné a infračervené oblasti spektra), pak, na návrh Planckova , U. s. média s ( n χ) ≥ 1 se nazývají "kovové". Z hlediska kvantové teorie pod P. p. Elektrony absorbující atomy, ionty, molekuly nebo pevné látky přecházejí z nižších energetických úrovní do vyšších (viz také kvantové přechody). Návrat k základnímu stavu nebo k "spodnímu" excitovanému stavu lze dosáhnout emisí fotonu nebo bezradivého. Ve druhém případě se energie excitovaných částic může například při srážce s ostatními. Částicové jít na kinetickou energii kolize částic (viz. Atomové kolize). Typ "reverzního" přechodu určuje, v jaké formě energie energie média převádí energii absorbovaného světla. Ve světelných tocích s extrémně vysokou intenzitou, P. p. Mnoho médií přestane dodržovat zákon Bugera - K lambda závisí na I. Spojení mezi I a I 0 stává nelineární (nelineární PAs.). Tento účinek, zejména, může být vzhledem k tomu, že velmi velká část absorbujících částic směrem do excitovaného stavu, a zůstávají v něm relativně dlouhou dobu, změny (nebo zcela ztrácí) schopnost absorbovat světlo, který, samozřejmě, podstatně měnící povahu P. s. střední. (Vavilov experimenty, které ukazují dodržování zákona Bugera a při vysokých intenzitách, prováděných s látkami, jejichž molekuly jsou nadšeni velmi krátké době - ​​v době absorpce světla 10 -8 s - , a to je důvod, proč je podíl excitovaných molekul je stále malý ). Zvláštní zájem je situace, kdy v absorpční prostředí uměle založena inverze populace energetických hladin, při které je počet excitovaných stavů na horní úrovni, je větší než v dolní části. V tomto případě je každý foton toku dopadajícího způsobuje emisi dalšího fotonu přesně stejný s vyšší pravděpodobností, než absorbované sebe (viz. Radiační v kvantové teorie záření). Výsledkem je, že intenzita výtoku I je větší než intenzita incidentu I 0 , t. to je, je zesílení světla. Formálně, tento jev odpovídá negativu k k lambda v zákoně Bouguer, a proto se nazývá negativní VP. Na negativní P. s. Činnost optických kvantových zesilovačů a optických kvantových generátorů (lasery) je založena na kvantovém generátoru. P. s. je široce používán v různých oblastech vědy a techniky. Tak, že je založena na mnoha velmi vysoce citlivé metody kvantitativní a kvalitativní chemické analýzy, zejména analýzy absorpční spektra, spektrofotometry, kolorimetry, a tak dále.Typ spektra P. p. podaří se váží na chemické struktuře látky, stanovené v molekulách přítomnosti určitých vazeb (např., vodíkové vazby (viz. vodíkovou vazbu)) vyšetřit povahu pohybu elektronů v kovech, zjistit pásová struktura polovodičů (viz. Polovodiče) a mnoho dalších. PP může být stanovena a v intenzitě a polarizaci světla při odrazu světla závisí na k λ (viz vzor Fresnelův). Viz též Metallooptika, Spectroscopy. Lit. : Landsberg GS, Optics, 4. vyd. , Moskva, 1957 (Obecný kurz fyziky, díl 3); Born M., Wolf E., Principles of Optics, Per. s angličtinou. , 2 ed. , Moskva, 1973; Eliashevich MA, Atomová a molekulární spektroskopie, Moskva, 1962; Geithler V., Kvantová teorie radiace, Per. s angličtinou. , M., 1956; Sokolov AV, Optické vlastnosti kovů, M., 1961; Moss T., Optické vlastnosti polovodičů, trans. s angličtinou. , M., 1961. A. P. Gagarin. Obr. 1. Schematické znázornění několika párů linek absorpce světla v sodíkovém paru. Sada řádků odpovídá sadě kmitočtů přirozených vibrací takzvaných "optických" elektronů v atomu. V Na se pozoruje až 50 párů takových linií (pro jednoduchost jsou zobrazeny pouze tři). Vzhledem k tomu, že absorpční maxima jsou velmi úzká, měřítko vzorku je zhruba zkresleno. Obr. 2. Schematické znázornění širokého absorpčního pásu světla.

Velká sovětská encyklopedie. - M .: Sovětská encyklopedie. 1969-1978.

Populární Příspěvky

Doporučená, 2018

Moshinsky Kazimierz
Velká sovětská encyklopedie

Moshinsky Kazimierz

Moshinsky (Moszyński) Kazimierz (5. 3. 1887, Varšava, ≈ 30. 3. 1959 v Krakově), polský etnograf. Od roku 1926 je profesorem univerzity v Krakově. M. se pokusil spojit evoluční metodu s dalšími novými metodami etnografické vědy. Poprvé se zavázala systematicky komparativní etnografickou studii o hmotné a duchovní kultuře slovanských národů (dále jen „lidová kultura Slovanů“, tj.
Čtěte Více
Plastemen
Velká sovětská encyklopedie

Plastemen

(Od slova „nádrže“, tj. E. ležet ve vodorovné poloze) personál chůzi příkazy a jednotky do Černého moře a později Kuban kozáci vojska v 19. a počátku 20. století. Zpočátku byl P. nazýván kozákovým zpravodajským důstojníkem, který se specializoval na vykonávání hlídkové práce v rákosích a pláních Kubánu a provádění průzkumných operací.
Čtěte Více