ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.11.2019
Просмотров: 7024
Скачиваний: 16
196
естественного
света
,
падая
под
определённым
углом
на
данный
кристалл
,
расщепляется
на
два
луча
:
обыкновенный
(
его
плоскость
поляризации
перпендикулярна
плоскости
падения
)
и
необыкновенный
(
его
плоскость
поляризации
лежит
в
плоскости
падения
),
движущиеся
с
разными
скоростями
.
Ось
кристалла
,
вдоль
которой
не
наблюдается
двойного
лучепреломления
,
называется
оптической
осью
кристалла
.
Из
данных
кристаллов
изготавливаются
т
.
н
.
поляризационные
призмы
,
которые
позволяют
выделять
только
один
из
лучей
(
например
,
призма
Николя
).
В
.
Явление
дихроизма
поглощения
.
Это
явление
состоит
в
том
,
что
некоторые
вещества
обладают
разными
показателями
поглощения
для
обыкновенного
и
необыкновенного
лучей
(
например
,
турмалин
,
герапатит
).
Следовательно
,
при
прохождении
обыкновенного
и
необыкновенного
лучей
через
этот
кристалл
обыкновенный
луч
будет
испытывать
сильное
поглощение
,
и
при
некоторой
толщине
кристалла
обыкновенный
луч
практически
полностью
будет
поглощаться
,
выходящий
свет
при
этом
будет
почти
полностью
поляризованным
.
Такие
кристаллы
наносят
н
целлулоидную
или
стеклянную
подложку
,
и
получают
поляризаторы
,
называемые
поляроидами
.
Проекция
вектора
напряженности
электрического
поля
в
э
/
м
волне
на
плоскость
наблюдения
(
плоскость
,
перпендикулярную
лучу
)
может
описывать
разные
кривые
.
В
зависимости
от
типа
кривых
выделяют
разные
виды
поляризации
:
а
)
эллиптическая
поляризация
(
правая
и
левая
);
б
)
круговая
(
циркулярная
) (
правая
и
левая
);
в
)
линейная
(
плоская
).
197
ПОГЛОЩЕНИЕ
И
РАССЕЯНИЕ
СВЕТА
.
ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
1.
Структура
энергетических
уровней
атомов
и
молекул
До
работ
Н
.
Бора
наука
не
могла
объяснить
происхождение
линейчатых
спектров
атомов
и
молекул
,
так
как
,
согласно
классической
электродинамике
,
спектр
любого
атома
или
молекулы
должен
быть
непрерывным
.
Бор
,
используя
представление
о
квантовой
природе
света
(
Планк
),
и
представление
о
планетарной
модели
атома
(
Резерфорд
),
смог
объяснить
наличие
линейчатого
спектра
атома
водорода
.
Для
этого
он
постулировал
следующие
положения
:
1.
Атомная
система
может
находиться
только
в
определённых
энергетических
состояниях
с
энергией
1
E
,
2
E
,
3
E
,
…,
n
E
,
в
которых
она
не
поглощает
и
не
излучает
энергию
;
эти
состояния
называются
стационарными
.
2.
Переход
из
одного
состояние
в
другое
возможен
только
при
поглощении
или
излучении
кванта
энергии
,
равному
разности
энергий
двух
состояний
:
1
2
E
E
h
,
где
h
–
постоянная
Планка
,
–
частоты
кванта
излучения
.
3.
В
стационарных
состояниях
момент
импульса
электрона
принимает
значения
кратные
величине
)
2
/(
h
:
)
2
/(
nh
n
mVr
,
где
m
,
V
,
r
,
n
–
масса
,
скорость
,
радиус
и
номер
орбиты
электрона
.
Теория
Бора
позволила
объяснить
наличие
линейчатого
спектра
у
атома
водорода
и
водородоподобных
атомов
(
т
.
е
.
с
одним
электроном
на
орбите
),
как
следствие
дискретной
структуры
их
энергетических
уровней
.
На
основе
теории
Бора
была
развита
впоследствии
квантовая
механика
,
которая
смогла
описать
структуру
энергетических
уровней
сложных
(
т
.
е
.
содержащих
более
одного
электрона
на
орбите
)
атомов
.
Согласно
квантовой
механике
,
структура
энергетических
уровней
198
сложного
атома
зависит
от
четырех
целых
чисел
,
определяющих
состояние
электрона
в
атоме
:
1.
Главного
квантового
числа
n
,
определяющего
энергию
электрона
,...
2
,
1
n
2.
Орбитального
квантового
числа
l
,
определяющего
момент
импульса
электрона
)
1
(
l
l
p
и
форму
его
орбиты
.
1
,...,
2
,
1
,
0
n
l
.
3.
Магнитного
квантового
числа
m
,
определяющего
проекцию
момента
импульса
электрона
на
некоторое
направление
OZ
внешнего
поля
(
т
.
е
.
ориентацию
орбиты
электрона
)
m
p
z
.
l
l
m
,...,
0
,...,
.
4.
Спинового
квантового
числа
s
m
,
определяющего
проекцию
спина
электрона
на
некоторое
направление
.
2
/
1
s
m
.
При
отсутствии
внешних
электрических
и
магнитных
полей
энергетическое
состояние
электрона
определяется
числами
n
и
l
.
Из
-
за
этого
структура
энергетических
уровней
сложного
атома
,
значительно
сложнее
,
чем
у
водородоподобного
.
Так
,
при
1
n
,
0
l
–
один
уровень
1s
,
2
n
,
1
,
0
l
–
уже
два
уровня
(
вместо
одного
у
водородоподобного
атома
)
2s
и
2p
т
.
д
.,
причем
без
учета
магнитного
и
спинового
квантовых
чисел
.
В
сложных
атомах
оптические
спектры
определяются
возможными
переходами
внешних
валентных
электронов
,
при
которых
выполняются
условия
1
l
,
0
S
(
так
называемые
правила
отбора
).
Кроме
того
,
в
электрических
и
магнитных
полях
происходит
расщепление
энергетических
уровней
на
дополнительные
подуровни
(
эффект
Штарка
,
эффект
Зеебека
и
др
.),
кроме
того
энергетические
уровни
могут
расщепляться
из
-
за
взаимодействия
электронов
между
собой
и
с
ядром
(
тонкая
и
сверхтонкая
структуры
).
Значительно
сложнее
энергетическая
структура
молекул
.
В
молекулах
кроме
энергии
движения
электронов
вокруг
ядер
(
эл
E
)
присутствуют
энергия
колебаний
электронов
около
положения
равновесия
(
кол
E
)
и
энергия
вращения
молекулы
как
целого
199
вокруг
центра
масс
(
вр
E
),
которые
также
квантованы
.
Тогда
полная
энергия
молекулы
будет
равна
сумме
всех
энергий
вр
кол
эл
E
E
E
E
.
При
этом
вр
кол
эл
E
E
E
и
вр
кол
эл
E
E
E
.
Энергия
электронного
движения
зависит
от
чисел
n
и
l
,
колебательного
и
вращательного
–
от
квантовых
чисел
V
и
j
соответственно
.
У
каждого
электронного
состояния
появляются
колебательные
(
,...
2
,
1
V
),
а
между
ними
ещё
и
вращательные
,...
2
,
1
j
подуровни
.
2.
Поглощение
света
.
Закон
Бугера
-
Ламберта
-
Бера
.
Колориметрия
Свет
,
проходя
через
жидкость
,
ослабляется
в
результате
двух
процессов
:
поглощения
и
рассеяния
частичками
среды
.
Рассеянный
свет
возникает
не
только
в
результате
вторичного
излучения
возбуждёнными
атомами
или
молекулами
,
но
и
при
прохождении
света
через
оптически
неоднородную
среду
.
Особенно
интенсивное
поглощение
света
наблюдается
в
окрашенных
средах
,
по
интенсивности
их
окраски
можно
судить
о
концентрации
красящего
вещества
.
Закон
изменения
интенсивности
света
I
от
глубины
его
проникновения
l
в
данную
среду
известен
под
названием
закона
Бугера
-
Ламберта
:
I=I
0
·e
-kl
,
где
I
0
–
интенсивность
света
,
входящего
в
вещество
,
е
–
основание
натурального
логарифма
,
k
–
коэффициент
поглощения
.
Бер
установил
,
что
для
слабых
растворов
k
прямо
пропорционален
концентрации
C,
т
.
е
.
k=
·C.
Часто
экспоненциальную
зависимость
представляют
в
виде
I=I
0
·10e
-
C
l
,
причем
и
связаны
соотношением
=
·lge=0.4343
.
Отношение
0
I
I
называют
коэффициентом
пропускания
,
а
величину
1
lg
lg
0
I
I
D
−
оптической
плотностью
.
В
соответствии
с
приведенной
выше
формулой
оптическая
плотность
раствора
D=
C
l
.
200
Зависимость
поглощения
или
рассеяния
света
от
концентрации
раствора
может
быть
использована
для
экспериментального
определения
её
значения
.
Приборы
,
предназначенные
для
этих
целей
,
называют
колориметрами
и
нефелометрами
.
3.
Эмиссионный
и
абсорбционный
спектральный
анализ
,
его
медицинское
применение
Эмиссионный
спектральный
анализ
(
анализ
спектра
испускания
)
и
абсорбционный
спектральный
анализ
(
анализ
спектра
поглощения
)
широко
используются
в
лабораторной
практике
.
Выделяют
следующие
виды
спектров
:
По
спектральному
диапазону
:
–
радио
-,
–
ИК
-,
–
видимого
излучения
-,
–
УФ
-,
–
рентгеновская
спектроскопия
.
По
типу
источника
излучения
:
–
атомная
-,
–
молекулярная
спектроскопия
,
–
спектроскопия
кристаллов
.
Атомный
спектральный
анализ
используется
для
определения
количественного
и
качественного
элементного
состава
вещества
.
По
интенсивности
спектральных
линий
определяют
концентрации
поглощающих
или
излучающих
частиц
,
определяют
концентрации
примесей
в
веществе
вплоть
10
-5
– 10
-6
%.
По
характеру
расщепления
спектральных
линий
можно
судить
о
воздействии
на
атом
внешних
электрических
и
магнитных
полей
,
о
взаимодействии
электронов
между
собой
и
с
ядром
.
По
эффекту
Доплера
можно
определять
скорости
движения
атомов
.
Кроме
того
,
можно
определять
условия
,
при
которых
находятся
атомы
:
температуру
,
давление
,
фазу
и
т
.
д
.
Используется
атомный
спектральный
анализ
в
лабораторной
практике
,
в
судмедэкспертизе
,
в
фармацевтике
и
санитарии
.