Оглавление:
Молекулярное рассеяние света
- Неравномерное распределение плотности при флуктуациях приводит к тому, что среда оптически неравномерна, то есть имеет несколько разный показатель преломления в разных точках. Это вызывает свет scattering. By изучая его, можно определить величину fluctuations. As вы можете видеть, что для газов и жидкостей интенсивность света, рассеянного объектом любого объема, пропорциональна среднеквадратичному изменению числа Взвешенные частицы.
При расчете интенсивности рассеянного света (видимого, ультрафиолетового или инфракрасного) организм человека может представить себе, что он непрерывен и объяснить его оптические свойства с помощью индикатора. Рефракция, изменение среды из-за изменения. Затем можно использовать макрос Уравнения электромагнитного поля： Е + 4 этажа = crotH, ч = — crotE, (29.1） Где E-напряженность поля, а N-магнитная поляризация (29.2） Здесь e-z-средняя оптическая диэлектрическая проницаемость среды (q — показатель преломления света на частоте .
Это полностью и строго доказано нами и представляет собой независимость флуктуаций числа частиц разных объемов. Людмила Фирмаль
Решение задачи распространения света в неоднородных средах значительно упрощается за счет того, что переменная часть диэлектрической проницаемости De является small.In при таком решении поле в среде можно представить как сумму векторов полей падающей волны Eo, но это только в том случае, если флуктуаций нет, а вектор поля обусловлен наличием флуктуаций, то есть дополнительного вектора E, H; у нас пока нет. (29.3） Е=Ео+Е»Н=Н₀+Н,.
Значения E и H являются векторами рассеянного светового поля и должны быть рассчитаны.Отметим, что по этой причине наличие флуктуаций в среде вызывает дополнительную поляризацию. Д-Р. Если мы примем во внимание, что флуктуации малы, и поэтому напряженность поля рассеянного света E мала по сравнению с Eo, мы можем заменить Eo в этой формуле, и мы можем игнорировать (De) 1-й член величины E]. таким образом, вы можете положить Д-Р.
Поскольку»E» и » De » должны считаться известными, получается значение DR.Таким образом, задача определения Е и Н заключается в определении вектора электрического поля среды с диэлектрической проницаемостью е из заданного поляризационного распределения ДР.другими словами, поле определяется заданным распределением электрических моментов в среде, а суммарное поле обусловлено изменением поляризации ДР в индивидуальном объеме тела. Дополнительная поляризация DR создает электрический момент p = DR dv в объеме dv.Вызванное им поле является дипольным полем Герца с этим электрическим моментом. Дипольное поле*) можно получить из вектора Герца n_p («- rV^).
Где e / Ye-s/c-скорость света в среде.Вектор Е, и О формулах Е1 = Vdivn-4-й, ГП-yrotn. (29.6） Монохроматические падающие световые волны линейно поляризуются электрическими колебаниями в направлении оси Z.Его амплитуда может быть равна 1.Далее, в точке, где находится громкость dv、 (29.7） (29.8） Ен = Рэ = = О、 п = п = д-р ДВ =другой DV =-е, ДВ. Инструкции вектора Герца (29.9） P = P₂= Где k-единичный вектор вдоль него Векторы E и H берутся отсюда согласно (29.6), и если расстояние от dv больше длины волны (в зоне волн), то вектор E направлен вдоль меридиана сферической системы координат с параллельными ей полюсами.
Кроме того, система Ми= Отношение среднего квадрата амплитуды E и квадрата амплитуды E » (который равен единице) дает отношение плотности энергии. Рассеянный свет к плотности падающего света-отношение их интенсивности.Это значение равно (4ls’g) в (29.11） Поэтому необходимо найти значение объема dv De. При решении оптических задач мы считали, что объем dv бесконечно мал.Однако важно, чтобы он был меньше длины волны.Поэтому в статистических расчетах для величины De1 dv можно считать конечным.Изменить • ) Например, см.: Cohn. Дас elektromagnetische Фельд, 1927, 8.230. Тамм И. Е.Основы электрической теории-9-й вариант, — М.; Наука, 1976, 5-99.Вот решение проблемы Е-1.
Диэлектрическая проницаемость (De) объема dv определяется изменением его внутренней плотности (Dp).Кроме того, Др/р-(п-й)/й-Дн/й, что является очевидным.Где n-число частиц, th-среднее число частиц в объеме dv. С силой изменения плотности Dp, расширяя серию De、 Если вы сохраните только линейные шлепки разложения、 Д8 = |?
- Средние квадраты (29.13） Замените это выражение (29.14）. Это отношение представляет собой интенсивность света, рассеянного по объему dv и очень мало по сравнению с длиной волны.Во время наблюдения мы имеем дело с большим объемом по сравнению с wavelength.In вообще, чтобы получить интенсивность света, рассеянного таким большим объемом, нужно добавить поле света, которое будет рассеиваться различными элементами этого объема, рассмотреть разность фаз между ними, а затем найти интенсивность этого результирующего поля.
Однако в простом случае (рассеяние газов или жидкостей, которые не слишком близки к критической точке), который нас сейчас интересует, мы можем легче решить задачу.Дело в том, что в этих случаях световые лучи, рассеянные любыми 2 объемными dp и dp, которые малы по сравнению с длиной волны, некогерентны друг к другу other.It основано на том, что в этих случаях вариация плотности 2 объемов dv и dv статистически независимы друг от друга. Для идеального газа, это получается из Формулы(28.6).С другой стороны. Доктор] ДРГ =р___ _ л Легко получить(29.15).
Пропорционально ;где E-напряженность поля света, рассеянного на весь объем v. Людмила Фирмаль
Для жидкостей и не-эфемерных веществ, эта независимость аттестована в§32.In в этих случаях это происходит, когда объем dv и размеры dv больше рабочего радиуса молекулярной силы, то есть порядка 10 ‘ см.Следовательно、 вы можете выбрать dv и dv, чтобы обеспечить выполнение этого условия, и в то же время размер dv и dv меньше длины волны видимого света (10 ‘ см). Когерентность света, рассеянного различными объемами dv и dv, следует непосредственно из(29.15).
Фактически, по (29.10), (29.12), интенсивность поля света, рассеянного объемом dv E-пропорциональна изменению плотности Dp(в этом объеме、 Е-Шу=А-Ту₍、 А| Д объем ДВ, ДВ…Интенсивность света, рассеянного по объему v, который состоит из / E1! Е = 2е; =2А1Др,. Среднеквадратические е ₍=12 ₍₍₍1 / * = £ Ia, I2+s Ajajдж Если колебания различных объемов статистически независимы друг от друга (по (29.15)), ₍ ₍ др, = 0, и таким образом、 иад-ЗОС.имфи-сркр. (29.16） Это подтверждает наше утверждение. Если расстояние от объема рассеяния велико, то каков коэффициент Mil *Dp?
Формула Общая| в {| * ДП? поскольку (29.16) можно считать одинаковым для всех томов dv, в зависимости от vIn всех томов, dv умножается на число V / dv.In таким образом, для интенсивности света, рассеянного по объему v, получим формулу: /、 Л. (29.17） Что касается газа, как видно из (28.3), Др * / р — i / n, DV.In кроме того, для газов зависимость е от плотности задается с достаточной точностью следующим соотношением: Б-1-Конст-Р、 ; -1 =и ‘_1’. Поскольку показатель преломления η почти равен 1, η-1ц (η-1) (|n + 1) можно заменить на 2 (η-1).
Поэтому интенсивность рассеянного света в Газе равна、 Лaainain1ft（р-！) * ■> Следует отметить, что для газов эта формула совпадает с формулой, полученной в предположении, что при рассеянии света отдельные молекулы испускают волны, не мешающие друг другу. Для очень разбавленных газов, если расстояние между молекулами газа очень большое по сравнению с длиной волны света, это можно легко проверить без calculation. In дело в том, что в этом случае разность фаз рассеянной волны имеет все значения от 0 до 2 л с одинаковой вероятностью.
Однако следует иметь в виду, что расчет энергии рассеянного света в виде суммы энергий, рассеянных отдельными молекулами, верен только для идеального газа, где Rn = n. Как известно, рассеяние света молекулами атмосферы объясняет поляризацию синего в небе и света в небе. Количественно вывод теории рассеяния газов в представленном здесь виде полностью подтверждается экспериментами, например, на инертных газах (гелий, аргон).По поводу других газов, таких как углекислый газ, наблюдается отклонение от выводов theory. In другими словами, согласно теории, показанной выше, в случае падающего света линейно поляризованного света было обнаружено, что рассеянный свет полностью polarized.
Получается экспериментально только в том случае, если газ состоит из молекул со сферическим измерением, например, в случае инертного газа. В других газах, где углекислый газ или молекулы асимметричны, рассеянный свет поляризован лишь частично. Это объясняется тем, что в этих случаях в среднем оптически изотропные газы могут приобретать локальное отклонение от оптической изотропии при флуктуациях.
Смотрите также:
