Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 27
 
djvu / html
 

230
МЕТАЛЛООПТИКА
руд разного качества. Такие карты позволяют производить предварительную промышленную оценку месторождений.
Лит.: Временная инструкция по металлометрической съёмке, М., 1951 (Главное геофизич. упр. Мин-ва геологии).
МЕТАЛЛООПТИКА — раздел оптики, изучающий отражение света от границы металлов и распространение света внутри металлов. Важнейшими отличительными оптич. свойствами металлов являются очень сильное отражение света от полированной границы металла и очень сильное поглощение света, проникшего внутрь металла. Аналогичными свойствами обладают и неметаллич. тела вблизи полос поглощения, вследствие чего изучение оптич. свойств сильно поглощающих неметаллич. тел обычно относят к М. Характерные оптич. свойства металлов объясняются наличием внутри них свободных электронов (~1022 в 1 см3), обусловливающих электрич. проводимость, благодаря к-рой в металле при действии на него электрич. поля возникает электрич. ток. Свободные электроны приходят в колебание под действием падающей на поверхность металла световой волны, что приводит к образованию интенсивной отражённой волны (т. е. к сильному отражению света) и сравнительно слабой волны, распространяющейся внутрь металла. Энергия проникшего в металл света быстро поглощается путём превращения энергии электромагнитного поля световой волны в тепло, благодаря взаимодействию колеблющихся электронов с атомами (ионами), из к-рых состоит данное тело. Вследствие этого световая волна быстро затухает на расстоянии порядка её длины, и, т. о., металлы даже в тонких слоях обычно оказываются непрозрачными.
Аналогичные явления наблюдаются и в неметаллич. телах. В этом случае обычная (статическая) электропроводность очень мала (в диэлектриках она исчезающе мала). Однако под влиянием внешнего переменного электрич. поля связанные электроны в атомах диэлектрика совершают вынужденные колебания. Часть энергии этих колебаний переходит в энергию вторичного излучения, благодаря чему происходит отражение света от границы; часть энергии рассеивается беспорядочно во все стороны благодаря наличию оптич. неоднородностей; часть энергии распространяется в направлении падающей волны и, наконец, часть энергии превращается в теплоту.
Связанные электроны в атомах имеют собственные частоты колебаний (вернее, спектр собственных частот). Когда частота колебаний падающей на вещество электромагнитной волны приближается к собственной частоте колебаний электронов, то возникает явление резонанса (см.)— амплитуда вынужденных колебаний электронов делается очень большой. Это приводит к весьма большому увеличению поляризуемости, а следовательно, и диэлектрической проницаемости вещества, что, в свою очередь, приводит к увеличению показателя преломления. При переходе через резонанс в области более высоких частот амплитуда колебаний связанных электронов, а следовательно, поляризуемость, ди-электрич, проницаемость и показатель преломления быстро уменьшаются. В области резонанса тепловые потери энергии колебаний электронов, а также потери на рассеяние резко возрастают, что приводит к весьма большому ослаблению энергии световых волн в теле и быстрому их затуханию. Интенсивные вынужденные колебания электронов в области резонанса приводят к тому, что на границе раздела, на к-рую падает извне световая волна, происходит сильное отражение света, аналогичное тому, к-рое
имеет место для металлич. тел. Однако это сходство проявляется только вблизи полос поглощения (собственных оптич. частот), т. е. для сравнительно небольших участков спектра, тогда как для металлов это имеет место для широких областей спектра. Обозначим дпэлектрич. проницаемость вещества через Е, электропроводность через а, показатель преломления через п, частоту световых колебаний через v и коэфициент поглощения через k. Теория даёт следующие соотношения:
(1)
2J_ 4^1_-L ~ V* 2
Для коэфициента отражения света Д при нормальном падении теория даёт выражение:
й = ?Т1$Т? • (2>
Для случая длинноволновой части спектра (далёкая инфракрасная область спектра) у хороших проводников о/у^>1 и 2а/у^>Е. В этом случае формулы (1) и (2) можно написать в следующем виде:
(3)
Формула (4) проверялась на опыте немецкими учёными Е. Гагеном и Г. Рубенсом (19)3), и было установлено, что экспериментальные данные соответствуют теоретич. расчётам в области длин волн, 66 чыних 12 |1. В видимой и ультрафиолетовой области спектра эта формула неприменима, так как при быстрых колебаниях необходимо учитывать инерцию электронов, движущихся в металлах, благодаря чему электропроводность при высоких частотах колебаний зависит от частоты, так же как и диэлектрич. проницаемость Е.
Коэфициенты отражения R для большого количества металлов имеют высокие значения. Так, серебро в жёлто-зелёной области видимого спектра имеет коэфициент отражения ок. 0,95. Высокая отражательная способность металлов имеет весьма большое значение в технике для производства зеркал, особенно в различных оптич. приборах. Наиболее употребительны для этой цели серебро и алюминий (коэфициент отражения алюминия в области 5000—6000 А ок. 0,88).
Поглощение световой энергии внутри металла (в случае распространения плоской волны) происходит по закону
_м_
Е=Ейе х *, (5)
где Е0 — световая энергия, вошедшая в металл у его поверхности, I — длина световой (электромагнитной) волны в вакууме, х — расстояние от поверхности до точки наблюдения. За меру глубины проникания света в металл принимают расстояние
d = -^, при прохождении к-рого интенсивность световой волны убывает в е раз. Например, для меди при длине волны \ = \ [л глубина проникания света d=0,001795 см. Отсюда видно, насколько быстро происходит затухание световых волн внутри металла. Весьма большое значение имеют явления поляризации света при отражении от металлич. поверхностей. При наклонном падении линейнополяризованного света на металлич. зеркало отражённый свет будет эллиптически поляризованным.

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660


Большая Советская Энциклопедия Второе издание