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


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 33
 
djvu / html
 

360
ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА—ПОГЛОЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
светом элементарного слоя:
ЙФ , ,, ,..
-ф=-№> (1)
где Л„ называется показателем поглощения. Если Av не зависит от Ф, то из (1) следует закон Бугера:
Этот закон обычно справедлив в весьма широких пределах изменения Ф0 (см. Буеера — Ламберта — Бэра закон).
П. с. пропорционально числу поглощающих свет атомов или молекул. Для растворов в прозрачном в данной спектральной области растворителе k,t пропорционально концентрации с, т. е. Av = хчс. Отклонения от пропорциональности свидетельствуют о физико-химич. изменениях вещества, происходящих при увеличении концентрации (ассоциация, образование димеров или полимеров, переход в коллоидное состояние и т. п.). Если концентрация с выражена в молях на литр, то xv называется молярным коэ-фициентом поглощения (обозначаемым обычно Е).
Показатель П. с. зависит от частоты света (избирательное или селективное поглощение). Эту зависимость выражает спектр поглощения. Избирательное поглощение в видимой области спектра обусловливает Окраску тел. Спектр поглощения разреженных паров обычно состоит из узких линий поглощения (см. Спектральные линии). В конденсированных средах в большинстве случаев спектр поглощения состоит из широких размытых полос с более или менее выраженной структурой. Величина показателя поглощения изменяется в очень широких пределах— от очень малых значений в областях спектра, где данное вещество практически прозрачно, до 104—\0йсм~1 в полосах поглощения. Очень большим поглощением обладают металлы (см. Металлооп-тика).
Современная теория П. с. основана на общих положениях молекулярной оптики и квантовой механики (см.). В классической электромагнитной теории света для объяснения П. с. необходимо ввести показатель поглощения как макроскопич. константу, характеризующую свойства среды. Это эквивалентно введению вместо действительной диэлектрич. проницаемости — комплексной. В электронной теории, (см.) П. с. следует из теории дисперсии света (см.), если учесть затухание элементарных осцилляторов, к-рые в этой теории служат моделью излучающих и поглощающих частиц. Электронная теория позволила связать площадь полосы поглощения, т. е. величину ) k.tdv (т. н. поглощательную способность) с зарядом и массой частиц, колеблющихся под действием световой волны. Это дало возможность установить, что П. с. непроводящими веществами в видимой и ультрафиолетовой областях спектра обусловлено воздействием электромагнитного поля световой волны на электроны, входящие в состав атомов или молекул, а поглощение в инфракрасной области спектра большей частью связано с колебаниями атомов, составляющих молекулы (см. Инфракрасные лучи, Молекулярная спектроскопия). Однако даже в простейшем случае узких спектральных линий классич. теория поглощения, как и теория дисперсии, требовала, для согласования теоретич. величин поглощательных способностей с опытом, введения эмпирических постоянных, т. н. «сил осцилляторов» /, имевших в классической теории смысл числа электронов, обусловливающих поглощение, но на опыте принимающих дробные значения. В классич. теории не мог быть также рассмотрен вопрос о ши-
рине и форме линий и полос поглощения и о зависимости П. с. от частоты электромагнитных волн.
Квантовая теория объясняет П. с. переходами атомов и молекул из состояний с меньшей энергией Е, в состояния с большей энергией Ег, происходящими под действием электромагнитного поля. При этом Ег—Е1= hv — энергии поглощаемого кванта света (фотона). Здесь h — постоянная Планка, v — частота. Таким образом, спектр поглощения, как и спектр испускания, связан со строением системы энергетических уровней. При этом для атомов играет основную роль энергия внешних электронов, а в молекулах — также энергия колебаний атомов и энергия вращения молекул.
Если П. с. не приводит к необратимым изменениям вещества (напр., химическим), то обратный переход из состояния с энергией Е2 в состояние с энергией ?, может сопровождаться излучением фотона hv (резонансная флуоресценция) или излучением фотона с меньшей энергией hv', причём остальная энергия h (v — v') переходит в тепло (случаи люминесценции, подчиняющейся закону Стокса. См. Люминесценция, Фотолюминесценция), или, наконец, переходом всей энергии в тепло («безизлучательные» переходы).
Квантовая теория дала возможность связать «силы осцилляторов» с вероятностями переходов между энергетич. уровнями, к-рые в принципе могут быть вычислены из волновых функций. «Сила осциллятора» /, представляемая согласно классич. теории выражением / = -»;-, \ *vdv (где т
и е — масса и заряд электрона, с — скорость света, N — число атомов или молекул в 1 смл), может быть выражена через вероятность А перехода между данными уровнями энергии / = irrT/i —-А. гДе ?д и S-,—статистич. веса состояний.
П. с. широко используется для изучения строения молекул по их спектрам поглощения в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, а также для распознавания веществ по их спектрам поглощения (см. Колориметрия, Спектрофотометрия).
Лит.: Л анд сб е р г Г. С., Оптика, 3 изд., М., 1954 (Общий курс физики, т. 3); В о л ь к е н ш т е и я М. В., Молекулярная оптика, М.—Л., 1951; Вавилов С. И., Микроструктура света, М., 1950; Кравец Т. П., Абсорбция света в растворах окрашенных веществ, М., 1912; Давыдов А. С., Теория поглощения света в молекулярных кристаллах, Киев, 1951.
ПОГЛОЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН— ослабление интенсивности (уменьшение потока энергии) электромагнитной волны при её распространении в среде, обусловленное частичным переходом переносимой волной энергии во внутреннюю энергию среды (в теплоту). Микропроцессы, приводящие к П. э. в., могут быть различны и вызываются наличием у среды проводимости, диэлектрич. или магнитных потерь.
Во многих случаях сохраняется линейная зависимость возоуждаемого в среде тока от напряжённостей электрических и магнитных полей волны, и тогда наличие потерь для поля, меняющегося гармонически с частотой ш (по закону е*ш'). выражается комплексностью проницаемостей—диэлектрической (=•=«' — is") и магнитной (у. = u.'—iji"). Среда обладает при этом комплексным показателем преломления п* = Viy. = n (1—i;) и плоская монохроматич. волна затухает
в ней по закону е *пхж = е~13с, где t = — = -у.
Величина я, обращающаяся в нуль лишь в идеальном случае отсутствия потерь (*" = р'.' <= 0), называется коэфи-циентом поглощения (по амплитуде). Поток энергии, или интенсивность, убывает по закону 1=1ае~^х, т. е. в тонком слое дх поглощается энергия 2*/оДзс, пропорциональная интенсивности электромагнитных волн, падающих на слой. Зависимость я от ш означает с лективность поглощения — различную его величину для разных длин волн.
П. э. в. при их отражении от поверхности среды, даже для идеально гладкой поверхности, определяется уже не только s и ji среды, но также углом падения

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670


Большая Советская Энциклопедия Второе издание