Жары пен затты зара серлесуі

Жары дисперсиясы. Затты жары сындыру крсеткішіні жары толыны зындыына туелділігі жары дисперсиясы деп аталады, яни

(4.1)

 

мндаы п – затты сыну крсеткіші, - жарыты толын зындыы.

 

 

 

 

 

Егер жарыты толын зындытары кбейгенде (тербеліс жиелігі азайанда) сыну крсеткіші кемитін болса, ондай дисперсияны алыпты дисперсия деп атайды. Ал жарыты толын зындыы кемігенде (тербеліс жиелігі артанда) сыну крсеткішіні кемуі аномаль дисперсия деп аталады.

Аталан былыс жары млдір призмадан ткенде айын білінеді. Сонда а жары жеті трлі тске жіктеледі. Оны спектр деп атайды. р трлі жары кздеріні спектрлерін зеттергенде, спектрді бірнеше трлері болатындыы таайындалды. ызан атты денелер мен сйытар шыаратын жарытарды спектрлері ттас спектр болады. Мндай спектрлерде екі тсті ара жігі блінбейді. Мысалы, электр шамыны ыл сымы ызанда шыаратын жарыыны спектрі ттас болады. Сиретілген газдар мен булар сызыты спектрлер шыарады. Мысалы, инертті газдарды, сутегі, оттегі атомдарыны, сондай-а металл буларыны шыаратын жарыыны спектрлері сызыты болады. Жарырайтын денені шыаратын спектрлері шыару спектрлері деп аталады. Кез келген жары кзі шыарып тран жары аыны млдір зат арылы ткізсек, онда аын энергиясыны бір блігін зат жтып алады. Заттар толын зындытары р трлі жары сулелерін бірдей жта бермейді. ызан кезінде зат андай толын зындытары суле шыаратын болса, ол сондай толын зындытары сулені жасы жтады. Демек, атомдарды жтылу сызытары оларды суле шыару сызытарына сйкес келеді. Бл Кирхгофф заы делінеді.

Затты рамын оны суле шыару спектрі бойынша анытау спектрлік анализ деп аталады. Спектрлік анализ металлургияда, биологияда, химияда, физикада жне т. б. олданылады. Спектрлік анализ дісі кмегімен бірнеше химиялы элемент табылды. Мысалы, 1860 жылы спектр дісімен цезий, 1861 жылы рубидий, талий т.б. элементтер ашылды. Спектрлік анализ аспан денелерін зерттеуге де кп кмегін тигізеді. Кнні жарыын арнаулы спектрлік ралдармен спектрге жіктеп зерттегенде оны рамында зімізге азіргі кезде млім 67 элементті бар екені аныталан.

Жарыты жтылуы. Бугер – Ламберт – Бер заы. Жары толыны баса зат арылы ткенде сол затты райтын атомдарды электрондарын еріксіз тербеліске келтіреді. Оан жары толыныны біраз энергиясы жмсалады. Сйтіп, жары толыны бірте-бірте ше береді. Осы процесті жарыты лсіреуі деп атайды. Сонымен атар, жары толыныны келесі бір блігі энергияны баса тріне айналып кетеді. Мысалы, атомдар мен молекулаларды жылулы озалысыны интенсивтігіні артуына (жылулы эффект), атомдарды озуына, иондалуа жары толыны энергиясы жмсалады. Жары толыны энергиясыны затты ішкі энергиясыны баса трге айналып кетуін жарыты жтылуы деп атайды. Біртекті ортаа сулелерін параллель тсіріп тран монохромат жарыты жтылуын П. Бугер (1729) мен И. Ламберт (1760) анытап берді: те кішкене бірдей алыдытаы (dl) жарыты азаюы (dІ) осы ашытыа жне жарыты кшіне (І) тура пропорционал болады:

, (4.2)

мндаы - жтылу коэффициенті, ол затты табиаты мен толын зындыына байланысты. алыдыы l – ге те денеден ткенде жарыты жтылуын табу шін тедікті интегралдаймыз, сонда

(4.3)

Бл Бугер - Ламберт заы деп аталады, мндаы І₀ – жарыты денеге тскен кездегі интенсивтігі, І – жарыты денеден шыаннан кейінгі интенсивтігі. Егер болса, , бдан тжырымдайтынымыз: алыдыы жтылу коэффициентіні кері шамасына те зат абатынан ткенде жары интенситігі 2,72 есе кемиді. Олай болса, жтылу коэффициенті дегеніміз жары интенсивтігін 2,72 есе азайтатын зат абатыны алыдыыны кері шамасы екен.

жарыты лсіреуін анытау шін ткізу (млдірлік) , жтылу жне затты оптиалы тыыздыы деген ымдар егізіледі. Олай болса жне .

р трлі затты жтылу коэффициенті трліше болады. Затты жтылу коэффициенті жары толыны зындыына туелді. Жары заттан ткенде толын зындыы р трлі сулелер трліше жтылады. Бны жары жту былысыны селективтік (таламалы) сипаты деп атайды. Адам немесе мал анына жары тсірілгенде, оны жтылуы да ртрлі болады. Жарыты андаы жтылу спектрлеріне арап ан рамын зерттеуге болады. Осы шін олданылатын ралдарды оксигемометрлер деп атайды.

А. Бер (1852) р трлі ерітінділерді жарыты жту процесін зерттеген-ді. Ол ерітінділерді жту коэффициентіні екенін анытады (Бер заы). Мндаы С – ерітінді концентрациясы, А – пропорционалды коэффициент. Сонда ерітінділердегі жарыты жтылу Бугер – Ламберт – Бер заымен рнектеледі:

. (4.4)

Осыан сйкес ерітіндіні оптикалы тыыздыы:

, (4.5)

мндаы - жтылуды молярлы коэффициенті.

Бір заттан дайындалан екі ерітінді ( ) алайы. Оларды конценрациялары р трлі, яни С₁ С₂. Осы екі ерітінді алыдытары р трлі екі ыдыса йылсын. Екі ыдыс здерне тсірілген жарыты бірдей жтады екен. Олай болса, ол екі ыдысты оптикалы тыыздыы бірдей D₁=D₂ немесе ; боландытан , бдан екенін табамыз. Бдан байап отыранымыздай ерітінділерді концентрациялары оларды алдыына кері пропорционал. Осыан негізделген заттар мен ерітінділерді концентрациясын табу дісі концентрациялы колориметрия деп аталады.

Жарыты шашырауы. Біз ткен параграфта жарыты жтылуын арастыранда жары таралатын орта оптикалы біртекті деп аланбыз. Ал шын мнінде жары таралатын орта анша таза боланымен оптикалы біртекті ортаа жатпайды. Мысалы, сйы ішінде газ ерітінділері, са атты денелер жруі ммкін. Олай болса ол оптикалы біртекті орта емес. Оны блдыр орта деп атайды. Жары толыны блдыр ортада тараланда оны ішінде жрген бгде блшектер жарыты таралу баытын згертеді. Оны жарыты шашырауы деп атайды. Жары блдыр ортада тараланда оны интенсивтігі кемиді. Шашыраан жары интенсивтігі (І) трт дрежелі жары тербелісі жиелігіне тура , ал трт дрежелі толын зындыына кері пропорционал болады. . Бл задылыты алаш рет 1871 жылы Рэлей таайындады. Сондытан Рэлей заы деп аталады. Егер оптикалы ортада блшекті млшері жарыты толын зындыына те немесе одан кіші болса , онда жарыты шашырауы байалады. Бны Релейше шашырау деп атайды. Шындыына келгенде жарыты блдыр ортадан шашырауын алаш зерттеген аылшын физигі Тиндаль болатын. Сондытан жарыты шашырауы кейде Тиндаль эффекті деп те аталады. Жары толыны нерлым ыса болса, сорлым ол кбірек шашырайды.

рамында ешандай бгде заттар болмаса, біртекті ортада да жарыты шашырауы байалады. Бл кездегі шашырау ортаны температурасына байланысты. Сйыты немесе газды температурасы згергенде, оны молекулаларыныны озалыс жылдамдыыны згеретіні млім. Олай болса, біртекті оптикалы ортаны тыыздыы барлы жерінде бірдей болмайды. Тыыздыты згеруі салдарынан ортаны жары сыну крсеткіші бір нктеден екінші нктеге кшкенде згеріп отырады. Олай болса, молекулалар мен атомдарды жылулы озалысы нтижесінде орта оптикалы біртекті болмайды. Міне осы кездегі шашырауды жарыты молекулала шашырауы деп атайды. Біз ыса жары толындарыны зын жары толындарына араанда кбірек шашырайтынын айтты. Ендеше, шашыраан табии жары рамында кгілдір, кк жне клгін тсті сулелер басым келеді. Сондытан атмосферада шашыраан кн сулесіні тсі бізге ккшіл болып крінеді. Ашы кндер аспанны кгілдір болып крінуі кн сулесіні жолындаы са блшектерді шаылысуынан деп тсіндіруге болады. А жарыты ыса толынды (кк, ккшіл, клгін) сулелері жолында кездескен кедергіге сотыысып шашырап кетеді де, атмосфера абатына зын толынды (ызыл, ызылт, сары) сулелер теді. Сондытан кнні ызарып шыуы мен батуы трлі-тсті сулелерді (ызылдан клгінге дейінгі) атмосферадан ткенде трліше шашырауымен тсіндіріледі.