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 :