Լույսի դիսպերսիա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Դիսպերսիա[խմբագրել]

Հզոր էլեկտրամագնիսական ճառագայթման փոխազդեցությունը նյութի հետ առաջացնում է մի շարք բարդ ֆիզիկական երևույթներ, որոնց բացատրությունը հնարավոր չէ լույսի դասական էլեկտրամագնիսական տեսության միջոցով: Մեծ հետաքրքրություն է ներկայացնում լույսի դիսպերսիան: Միջավայրի բեկման ցուցչի կախումը լույսի հաճախությունից կամ ալիքի երկարությունից կոչվում է դիսպերսիա (լատիներեն dispergo` ցրում բառից): Դասական տեսությամբ կապը բեկման ցուցչի և ալիքի երկարության միջև հաստատուն է n(λ) =const : n(λ) կախման առաջին փորձնական հետազոտությունները պատկանում են Նյուտոնին, ով 1672 թվականին պրիզմայի միջոցով կատարեց սպիտակ լույսի գույների տարալուծման հռչակավոր փորձը:

Դիսպերսիայի հետևանքով լույսի սպեկտրի տարրալուծումը՝ պրիզմայի միջով անցնելիս

Պրիզմայի միջով անցնելիս լույսի բեկման դիտումը՝ պրիզմայի նյութի բեկման ցուցիչը որոշելու, և բեկման ցուցչի լույսի գույնից ունեցած կախումն ուսումնասիրելու հարմար եղանակներից է: Նյուտոնի պրիզմաների փորձը ցույց է տալիս, որ բեկման ցուցչի կախումն ալիքի երկարությունից ամենևին էլ հաստատուն չէ: Առաջին անգամ Ֆրենելի առաջարկմամբ Կոշին տեսականորեն հաշվեց, որ իսկապես հզոր փոխազդեցությունների դեպքում այդ կախվածությունն առկա է՝

(1) \ n=A+B/\lambda^2_0 + C/\lambda^4_0+....\

A, B, C գործակիցները որոշվում են փորձի միջոցով և այնուհետև համեմատվում են տեսական տվյալների հետ: \lambda_0ալիքի երկարությունն է վակուումում: Ճառագայթում-նյութ փոխազդեցության ժամանակ որոշ նյութերի սպեկտրի առանձին տիրույթներում դիտվում է n(λ) անոմալ կախվածություն՝

(2)  \partial n/\partial \lambda >0

Առաջին անգամ այս երևույթն ուսումնասիրվել է ֆրանսիացի Վերուի կողմից, ըստ որի անոմալ դիսպերսիան միշտ առաջանում է սպեկտրի այն տիրույթում, որտեղ տվյալ նյութը ուժեղ կարգով կլանում է լուսային էներգիան: Այս կլանումը անմիջականորեն կապված է տվյալ նյութի համար կլանման շերտերի առկայությամբ: Սպեկտրի այն տիրույթը, որտեղ կլանման շերտերը բացակայում են, բացակայում է նաև անոմալ դիսպերսիան: Բոլոր թափանցիկ մարմինների (ջուր, ապակի, կվարց) սպեկտրները սպեկտրի տեսանելի տիրույթում չունեն կլանման շերտեր, և նրանց համար այդ տիրույթում դիտվում է միայն նորմալ դիսպերսիա՝

(3)  \partial n/\partial \lambda <0

Հեռավոր ուլտրամանուշակագույն և ինֆրակարմիր տիրույթում այդ թափանցիկ նյութերն ինտենսիվ կարգով սկսում են կլանել էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը, ուստի այդ տիրույթում պետք է դիտվի անոմալ դիսպերսիա:

Դիսպերսիայի չափը \lambda_1 և \lambda_2 տարբեր արժեքների համար բեկման ցուցիչների տարբերությունն է: Սովորաբար բեկումը բնութագրում են λ=5893 Å-ի (նատրիումի երկու մոտիկ դեղին գծերի ալիքների միջին արժեքի) բեկման ցուցչի արժեքով, որը նշանակում են n_D սիմվոլով: Որպես դիսպերսիայի չափ ծառայում է միջին դիսպերսիան, որը որոշվում է տարբերությամբ, որտեղ n_F - ը վերաբերում է λ=4861 Å-ին (ջրածնի կապույտ F գիծը), իսկ n_C -ն՝ վերաբերում է λ=6563 Å-ին (ջրածնի կարմիր C գիծը): Հաճախ բեկող նյութը բնութագրում են հարաբերական դիսպերսիայի մեծությամբ:Սովորաբար, օգտագործում են նաև հարաբերական դիսպերսիայի հակադարձ մեծությունը, այսինքն՝

(3)  \nu=\frac{n_D-1}{n_F-n_C},

այսպես կոչված դիսպերսիայի գործակիցը կամ Աբբեի թիվը: Փոքր դիսպերսիա ունեցող նյութերը բնութագրվում են ν –ի մեծ արժեքներով: Մեծ դիսպերսիայով նյութերը ունենում են փոքր ν :