Фазовая и групповая скорости Области нормальной и аномальной дисперсии Зависимость показателя преломления от частоты Качественное объяснение явления дисперсии. - презентация

1 Фазовая и групповая скорости Области нормальной и аномальной дисперсии Зависимость показателя преломления от частоты Качественное объяснение явления дисперсии Элементарная теория дисперсии ДИСПЕРСИЯ СВЕТА Вступление Заключение

2 Вступление Дисперсией света называют явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества от частоты. Согласно электромагнитной теории Максвелла n Азот 1, , Водород 1, Вода 1,339 Дисперсия обусловлена взаимодействием электромагнитного поля световой волны с заряженными частицами вещества

3 Фазовая и групповая скорость X v Фазовая скорость - фазовая скорость Фазовой скоростью называется скорость распространения поверхности равной фазы для монохроматического излучения.

4 x U Сложим две волны с близкими частотами Групповая скорость E 1 = E m cos ( t kx) E 2 = E m cos [( + d )t (k+dk)t ], где d << ; dk << k E = E 1 + E 2 = 2E m cos( ) cos ( t kx) = const групповая скорость Групповой скоростью называется скорость распространения характерной точки на огибающей группы волн, близких по частоте. Амплитуда

5 Связь между групповой и фазовой скоростью

6 Области нормальной и аномальной дисперсии Наблюдение дисперсии при разложение белого света в спектр

7 n Наблюдение дисперсии методом скрещенных призм

8 n n Области нормальной и аномальной дисперсии

9 Элементарная теория дисперсии v = c n >1, v < c, v = c 0 =cT v T 0 =cT

10 p e = er r p e = 0 Взаимодействие электромагнитной волны с веществом

11 Интерференция вторичных волн Электроны атомов вещества совершают вынужденные колебания в переменном электрическом поле. При этом излучаются вторичные электромагнитные волны, когерентные с первичной (падающей) волной. Вторичные волны излучаются со сдвигом по фазе относительно первичной волны. Сдвиг по фазе зависит от частоты. Электромагнитная волна, распространяющаяся в веществе есть результат интерференции первичной волны со вторичными волнами, возникающими вследствие колебаний электронов, обусловленных действием поля первичной волны.

12 , v = c - падающая волна, v = c, f ( ) -вторичная волна - результирующая волна f ( ) n f ( ) Интерференция вторичных волн

13 Элементарная теория дисперсии Вывод формулы зависимости показателя преломления от частоты r -e Силы, действующие на электроны -e Внешнее переменное электромагнитное поле Квазиупругая сила притяжения к ядру Потери энергии, связанные с излучением

14 Элементарная теория дисперсии найдем из уравнения движения электрона: 1. Вынуждающая сила 2. Квазиупругая сила 3. Сила "трения" Решение уравнения:

15 Элементарная теория дисперсии Подставим P(t)= n 0 er (t) и E(t) Положим = 0, тогда = 0. 0 n2n2 1

16 Если в атоме N электронов и 0i – резонансная частота – сила осциллятора С учетом затухания

17 1 n Зависимость показателя преломления от частоты Область аномальной дисперсии Область нормальной дисперсии Интенсивное поглощение

18 Заключение Дисперсией света называют явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества от частоты. Электромагнитная волна, распространяющаяся в веществе есть результат интерференции первичной волны со вторичными волнами, возникающими вследствие колебаний электронов, обусловленных действием поля первичной волны.