Сынан сулені поляризациясы. Брюстер заы.

Тжірибеге араанда, жары екі ортаны шекарасында шаыланда жне сынанда азды-кпті поляризацияланады. Жарыты млдір екі диэлектрик орта шекарасында поляризациялануына тоталайы. Табии жары шоы прпллель- жазы шыны пластинка бетінен шаыландаы поляризациялануын арастырайы. Мысалы, ММ оыр шыны пластинканы О нктесіне і брыш жасап тскен SO суле одан шаылып жолындаы T₁ турмалин пластинкадан тетін болсын. Егер осы пластинканы шаылан OS₁ сулеге дл келетін осьтен айналдырса, шаылан жары интенсивтігіні згергендігін байаймыз. Егер тсу брышы i= 56⁰ болса, турмалин пластинканы толы бір айналдыранда шаылан жары интенсивтігі екі рет нлге тееледі, яни жары екі рет снеді.Мны себебі: шыныдан шаылан жары поляризацияланан боланы. Мнда шыны пластинка поляризатор, турмалин пластинка анализатор болып табылады. Осындай зерттеулер нтижесінде араанда шаылан жары тсу жазытыында поляризацияланады, басаша айтанда оны электр векторы тзу жазытыына перпендикуляр жазытыта тербеледі. Жазы-параллель шыны пластинкадан шаылан жарыты поляризациялану кйін зерттегенде анализатор етіп екінші жазы- параллель шыны пластинканы алуа да болады. Табии жарыты S₁O₁ сулесіM₁N₁ жазы-параллель шыны пластинкадан шаылан со дл сондай M₂N₂ шыны пластинкаа тсіп, екінші рет шаылсын, жарыты блардан шаылу брыштары бірдей (i’=i₁’) болсын, M₂N₂ пластинканы O₁O₂ сулемен дл келетін осьтен айналдыранда одан шаылан жарыты интенсивтігі згереді. Сонда жарыты M₁N₁ жне M₂N₂ пластинкаа тсу жазытытары бір-біріне параллель болан жадайда M₂N₂ пластинкадан шаылан жарыты интенсивтігі максималь болады, егер сол тсу жазытытары зара перпендикуляр болса, онда шаылан жары интенсивтігі минималь болады. Бл жадайда шаылан жары толы поляризацияланан болады. Сондаы тсу брышы (i₀) толы поляризациялану брышы, немесе Брюстер брышы деп аталады. Брюстерді 1815ж. таайындауы бойынша жарыты толы поляризациялану брышыны тангенсі жары шаылатын ортаны жары сыну крсеткішіне те:

tg i₀=n

мндаы n- салыстырма сыну крсеткіші. Бл орытынды Брюстер заы деп аталады. Брюстер заы — диэлектрикті сыну крсеткіші (n) мен оны бетінен шаылып, толы полярланып шыатын табии жарыты тсу брышы (Б) арасындаы атынас. Брюстер заы бойынша тсу жазытыына перпендикуляр болатын жары толыны электр векторыны ЕS раушысы ана (яни, жарыты бліну бетіне параллель раушысы) шаылады, ал жарыты тсу жазытыында жататын ЕР раушысы шаылмайды, сынады. Брюстер заын 1815 жылы аылшын физигі Д. Брюстер (1781 — 1868) ашан. Дегенмен кейбір арнаулы тжірибелер Брюстер заыны дл орындала бермейтінін крсетті.

Бл зады жары тек диэлектриктер (шыны, кварц, су т.т.) бетінен шаыланда ана олдануа болады. Жалпы, жары екі млдір ортаны шекарасында рі шаылады, рі сынады. СОнда шаылан суле де сынан суле де поляризацияланады. Егер жарыты тсу брышы Брюстер брышына те болса, онда шаылан суле толы поляризацияланады, сынан суле шала поляризацияланады. Жоарыда айтыландай шаылан жары тсу жазытыында перпендикуляр жазытыта поляризацияланады. Егер жары толынларыны электр векторы тсу жазытыына перпендикуляр баытта тербелсе, яни жары тсу жазытыында поляризацияланан болса, онда шаылу коэффициенті (p_s) мынадай формуласымен рнектеледі: p_s=sin²(i-r)/sin²(i+r).

Егер жары толындарыны электр векторы тсу жазытыында тербелсе, яни жары тсу жазытыына перпендикуляр жазытыта поляризацияланан болса, онда шаылу коэффициенті (p_р) мынаан те: p_р= tg²(i-r)/tg²(i+r), мндаы i,r –тсу жне сыну брыштары. Егер тскен жары поляризацияланбаан болса, онда шаылу коэффициенті (p) мынадай формуламен рнектеледі: p=1/2[sin²(i-r)/sin²(i+r)+ tg²(i-r)/tg²(i+r)].

Жары екі диэлектрикті шекара бетіне тік тскен жадайда шаылу коэффициенті мынаан те болады: p=(n-1/n+1)²

Мндаы n- екінші ортаны салыстырма сыну крсеткіші.Осы келтірілген формулалар диэлектрик бетіненжары шаылу коэффициенттерін есептеу шін пайдаланылады.

68. Жарыты дисперсиясы.

Максвеллді теориясы бойынша диэлектриктік тімділік р затты сипаттайтын траты шама деп саналады. Олай болса затты сындыру крсеткіші де траты болуа тиіс.

Біра тжірибеге араанда затты жары сындыру крсеткіші жары толындарыны зындыына туелді. Мысалы, шыныны бір сортыны толын зындыы =656.3нм, ызыл сулені сындыру крсеткіші n=1.5139; толын зындыы = 589 нм, сары сулені сындыру крсеткіші n=1,5163; толын зындыы = 486 нм, кк сулені сындыру крсеткіші n=1,5220. Бдан шыныны сыну крсеткіші крінетін жары толын зындыы кеміген сайын арта тсетіндігі байалады. Бл кдімгі млдір заттан ткенде клгін сулені жасыл суледен грі кштірек, жасыл сулені ызыл суледен грі кштірек сынатындыына сйкес келеді.

Затты жары сындыру крсеткішіні жары толыны зындыына туелділігі жары дисперсиясыдеп аталады.Егер затты абсолют сыну крсеткіші n болса, оны толын зындыына (-а) туелділігін былай рнектеуге болады: n=f().

 

Суретте шыныны (1), кварцты (2) жне флюоритты (3) сыну крсеткіштеріні крінетін жары толындары зындыына байланысты алай згеретіндігі кескінделген. Осылай жары толындары заранда, яни тербеліс жиілігі азайанда сыну крсеткіштеріні кемуі алыпты дисперсия деп аталады.

Жары толындары ысаранда , яни тербеліс жиілігі артанда сыну крсеткішіні кемуі аномаль дисперсия деп аталады.

Дисперсия былысын электронды теория трысынан арастырып тсіндіруге болады. Жары таралан орта атомдарыны рамындаы эдектрондар жары толындары айнымалы электр рісі серінен еріксіз тербеле бастайды. Сонда электрона ріс тарапынан сер еткен кш шамасы, орта біртекті жне изотроп болып, толын монохромат жне жазыша поляризацияланан болса, мынаан те болады: =eE=eE₀sint. Мндаы Е₀-ріс кернеулігіні амплитудасы, – брышты жиілік, деттегіше =2, мнда -тербеліс жиілігі.

Егер жары таралан диэлектрик ортаны жары рісі ыпалынан тербелетін электрондары бірнеше топа блініп, р топта N_i электрон болып тербеліс шпейтін болса, сыну крсеткіш мына трде жазуа болады: . Мндаы _0i – р топты меншікті тербеліс жиілігі.

Бл жадайда дисперсия исыы бірнеше бтаа тарматалады. йткені жары тербеліс жиілігі рбір топты меншікті тербеліс жиілігіне теелгенде (=_0i) сыну крсеткіш мндері шексіз лкен болады. (n=±).

 

 

Алыпты дисперсия

Затты жары сындыру крсеткішіні жары толыны зындыына туелділігі жары дисперсиясыдеп аталады.Егер затты абсолют сыну крсеткіші n болса, оны толын зындыына (-а) туелділігін былай рнектеуге болады: n=f().

 

Суретте шыныны (1), кварцты (2) жне флюоритты (3) сыну крсеткіштеріні крінетін жары толындары зындыына байланысты алай згеретіндігі кескінделген. Осылай жары толындары заранда, яни тербеліс жиілігі азайанда сыну крсеткіштеріні кемуі алыпты дисперсия деп аталады.

алыпты дисперсияны суретте кескінделгендей тжірибе жасап баылауа болады. Егер вертикаль А саылаудан ткен а жары шоы жолында тігінен ойылан Р₁ шыны призма тран болса, онда Е₁ экран бетінде ттас спектр пайда болады. Оны ызыл шеті призманы ыры жаа, клгін шеті табаны жаа арай орналасады. Егер жары жолында Р₁ призмаа перпендикуляр етіп орнатылан Р₂ призма тран болса, одан ткен жары сулелері сынып жоары арай брылады, сонда клгін сулелер ызыл сулелерден грі кштірек брылады да, спектр Е₂ экран бетінде кескінделгендей майысып орналасады; спектрді клгін шеті ызыл шетінен грі кштірек майысады. Бл – алыпты дисперсия.

Егер Р₂ призма уыс болып, оны ішіне бір ерітінді, мысалы фуксин ерітіндісі, йылан болса, онда тскен а жары рамындаы жасыл тсті сулелерді ерітінді жтады да, экрана тскен спектрды жасыл блігінде оыр жола-жтылу жолаы пайда болады. Сонда Е₃ экрана кескінделгендей жтылу жолаыны сол жаындаы спектр блігіні оан таяу шы тмен арай, о жаындаы спектр блігіні таяу шы жоары арай иіледі; басаша айтанда жтылу жолаына таяу спектрді зын толынды блігіні шы, ыса толынды блігіні шынан грі кштірек майысады, демек оан сйкес сыну крсеткіші лкен болады.

Суретте мысал ретінде цианинны жту жолаы алабында сындыру крсеткіші мніні жары толыны зындыына байланысты алай згеретіндігі крсетілген. Бл графиктен жтылу жолаы ішінде толын зындыы, шамада 640нм-нен 520нм-ге дейін кемігенде цианин сындыру крсеткіш мні азаятындыы айын крініп тр.

 

 

Аномальды дисперсия.

Жары толыны ысаранда, яни тербеліс жиілігі артанда сыну крсеткішіні кемуі аномаль дисперсия деп аталады. Аномаль дисперсия жары жтылу жолатары айын білінетін газдар мен булардан ткенде де байалады. Затта жарыты сынуы жарыты фазалы жылдамдыыны згеруі салдарынан болады. Мндай жадайда затты сыну крсеткіші (n) мына формуладан аныталады: n=c/cф, мндаы cф — жарыты берілген ортадаы фазалы жылдамдыы, с — вакуумдаы жары жылдамдыы. Жарыты электрмагниттік теориясы бойынша. Призмадан немесе баса бір млдір денеден ткен жіішке а жары шоы трлі тсті спектрге жіктеледі. Жеті трлі тстен ралан бл спектрді е кбірек брылатыны жне е ыса толындысы (жиілігі лкені) — клгін суле, ал е аз брылатыны жне е зын толындысы — ызыл суле. Жарыты классикалы теориясы бойынша Жары дисперсиясы жары таралан орта атомдарыны (не молекулаларыны) электрондары мен жары толындары туызан айнымалы электр рісіні зара серлесуі нтижесінде пайда болады. Млдір денелердегі Жары дисперсиясы спектрлік приборларды, ахроматикалы линзаларды жасау кезінде олданылады. Америка физигі Роберт Вуд 1901ж. Айас призмалар методын олданып а жары натрий буынан ткенде байалатын аномаль дисперсия былысын зерттеді. Сонда бір призма ретінде труба ішінде тзілген натрий буы пайдаланылды, екіншісі шыны призма. Сонда а жары тсірілгенде, бу тыыздыы едуір болан жадайда, байалан спектрді трі. Мнда спектрді сары блігіндегі оыр жола – натрий буыны толын зындыы 589,3нм маындаы сары сулелерді жту жолаы. Осы жту жолаына зын толындар жаынан таяу келген спектр блігіні шы натрий буы призмасы табанына (тмен) арай кштірек майысан, демек оан сйкес сыну крсеткіші лкен, ал ыса толындар жаындаы спектр блігіні оан таяу шы лгі призманы (жоары) арай майысан, демек, сыну крсеткіші бірден кем n<1. Дрысында спектрді сары блігінде натрий буыны те жаын жптан екі жтылу сызыы (₁=589.6нм, ₂=589 нм) бар. Егер натрий буыны тыыздыы лкен болса, онда бл екі сызы ттасып кетеді де, жоарыда баяндаландай бір жтылу жолаы байалады. Ал натрий буыны тыыздыы аз болса, онда осы екі сызыа тн екі жтылу жолаы байалады да, спектр бліктеріні штары майысады. Жтылу сызытарыны зын толын жатарындаы спектрді таяу шы тмен арай кштірек иіледі (демек n мні лкен), ал ыса толын жатарындаы спектрді шы жоары арай иілген, демек n<1.

 

 

71. Жарыты жуту жне шашырату. Бугер Ламберт -Бер заы.

Жарыты жтылуы. Жары бір ортадан ткенде оны интенсивтігі кемиді, йткені жары толындары электр рісі ыпалынан затты атомдарыны рамындаы электрондар еріксіз тербеледі, оларды тербелуін сйемелдеу шін жары толыны энергиясы жмсалады. Ол энергия кейін энергияны баса трлеріне айналады. Затты атомдарыны бір-бірімен соылысу нтижесінде электрондарды тербеліс энергиясыны едуір лесі молекулалы тртіпсіз озалыс энергиясына айналады. Соны нтижесінде дене ызады. Осылай жары толыны энергиясыны сол толынны зата енуіне байланысты кемуі жарыты жтылуы деп аталады.Тжірибеге араанда жары интенсивтігіні кему дрежесі жары ткен затты табиатына жне оны алыдыына байланысты. Молекулаларды жарыты жту абілеттілігі медицина мен биологияда олданатын спектрофотометрия дісіні негізінде жатады. Бл дісті затты химиялы рылымын анытау жне санды талдау ткізу шін олданады. Молекулаларды оптикалы жне спектрофотометриялы асиеттері оларды рылымы тралы млімет береді де молекуланы энергиялы дегейлері арасындаы араашытыымен жне бір дегейден баса дегейге кшулерді ытималдыымен аныталады.

Бугер - Ламберт - Бэрды заы

Жарыты жтылуы зерттелетін объект арылы жарытын аыны ткеннен кейін оны лсізденуімен білінеді, егер де ол жоары болса затты концентрациясы оан сйкес жоары болады. Бугер-Ламберт-Бэрды заына сйкес жтатын затты абатынан ткен жарыты арындылыы келесі трде есептеледі:

[1]

мнда I_o - тсетін жарыты арындылыы,

c- жтатын затты концентрациясы (моль/л)

- жтуды молярлы коэффициенті (л/моль*см)

Жары монохроматикалы болан кезде за келесі трде жазылады:

[2]

мнда D - затты оптикалы тыыздыы.

I₀ жне I - тсетін жне шыан жарытарды арындылытары; T - лгіні ткізуі; С - жтатын заттн концентрациясы (моль/л);

l - лкіні алындыы, см; - экстинцияны молярлы коэффициенті, М^-1см^-1.

Бугер-Ламберт-Бэрды заы кейде орындалмайды. D-ныС-да туелдгінін кейде сызыты трден ауытуы болуы ммкін.

. Сйтіп жары заттан ткенде толын зындыы р трлі сулелер трліше жтылады, яни жары жту былысыны талама сипаты болады.

Мысалы: «ызыл» тсті делінетін шыны жасыл, кк, клгін сулелерді те кп жтады, ызыл жне ызылт-сары сулелерді болымсыз аз жтады. Сондытан ызыл шыныа а жары тсірілсе, одан тек ызыл тс сезіну тйсігін туызатын зын толынды сулелер ана теді. Егер сол шыныа жасыл немесе кк жары тсірілсе, онда ол шыны «оыр» болып крінеді. Сйтіп крінетін сулелерді талап жтатын денелер боя млдір денелер болып табылады, ал крінетін сулелерді болымсыз аз жтатын денелер тссіз млдір денелер (шыны, кварц, ауа т.б.) болады