> Техника, страница 72 > Поглощение света

Поглощение света

Поглощение света ,ослабление его при прохождении сквозь вещество вследствие превращения части лучистой энергии в иные формы (тепловую, химическую, электрическую, вторичное излучение). Помимо истинного П. с., связанного с энергетич. превращениями, ослабление пучка света, выходящего из вещества, называется рассеянием иотражениямина границах; в этом случае изменяется только направление световых волн. Впрочем провести вполне резкую принципиальную границу между истинным П. с. и П. с. вследствие рассеяния затруднительно: при молекулярном рассеянии наблюдается изменение длины световой волны (смотрите Рассеяние света), соответствующее превращению энергии; случай т. н. резонансного излучения (смотрите Люминесценция) может быть с равным правом истолкован как вторичное излучение и как рассеяние. Наряду с истинным положительным. П. с. в некоторых случаях (например при комбинационном рассеянии) обнаруживается и отрицательное П. с., состоящее в том,

что к энергии проходящего света при рассеянии добавляется в ничтожной доле внутренняя молекулярная энергия. Опыт показывает, что доля света, поглощенного в веществе, не зависит от яркости поглощаемого света. Обозначим через 1₀ энергию параллельного монохроматического пучка света, входящего нормально в плоско-параллельный слой вещества толщины d. В каждом бесконечно тонком слое вещества dx будет поглощаться энергия

dl=- kl dx, (1)

где I—энергия света, входящего в данный слой, и к—к оэф. поглощения, не зависящий от I, но меняющийся с длиною волны света. Интегрируя (1) в пределах от О до d получаем:

I=he~^h^d (2)

(закон Бугера, где 7„—энергия света, входящего в вещество, I—энергия света, выходящего из слоя толщины d. На практике ур-ию (2) часто придают следующую форму: Ι=1_α· 10-“; (3)

к называется коэфициентомпогаше-ния(экстинкции)света. В теории абсорбции и дисперсии закону (2) придают формы:

Aimd

I=J„e ₍₄₎

или

* называется показателем (индексом) поглощения, к—п оказател ем (индексом) погашения. В научно-технич. практике помимо указанных форм закона П. с. применяется также следующая:

ι=ι₀β^Λ; (6)

β=е == 10 ⁴ называется коэфициен-том пропускания. Поглощение на 1 сантиметров пути:

г-(1-/0 ·ιοο%. (7)

Несмотря на то что закон (2) для многих веществ выполняется при очень большом изменении 1_д, закон все же нельзя считать абсолютно точным. Поглощенная энергия удерживается нек-рое время τ молекулами, причем такие возбужденные молекулы перестают за время возбуждения т поглощать свет в данной спектральной области. Чем больше 1₀ и т, тем больше в среде одновременно существует возбужденных молекул, не поглощающих света, и следовательно П. с. уменьшается. Такое уменьшение П. с. при повышении 1₀ легко наблюдать на фосфоресцирующих веществах с очень большим т. Для растворов паров и газов в известных границах коэф. поглощения пропорционален концентрации вещества (закон Бугера-Ламберта-Беера). Относительно методов измерения коэфициентов абсорбции см. Спектрофотометрия.

В классической оптике П. с. объясняется резонансом атомных и молекулярных осцил-. ляторов на световые электромагнитные волны (смотрите Дисперсия). Затухание колебаг· ний определяется излучением или соударениями между молекулами. В первом случае—истинного П. с. нет, свет только рас-

овивается, во втором—лучистая энергия превращается в тепловую. Классич. теория определяет абсолютное значение П. с. и его зависимость от длины волны. Однако объяснение абсорбционных спектров одним затуханием молекулярных резонаторов недостаточно. Ширина наблюдаемых полос П. с. и ход кривых поглощения зависит в первую очередь от различных причин, изменяющих собственные частоты различных молекул одного и того же вещества. Эти причины м. б. кинематическими (поступательное движение молекул, сопровождаемое эффектом Допплера, вращение молекул) или динамическими (взаимодействие силовых молекулярных полей). Кршвые П. с. являются по существу кривыми распределения различных молекул по разным собственным частотам. В современном учении о свете и веществе теория П. с. приняла более определенные формы. Истинное П. с. следует разделить на два класса. В первом, имеющем основное значение, энергия падающего кванта hv поглощается полностью. При этом в молекуле могут произойти следующие изменения: 1) возбуждение, то есть переход ее в новое энергетич. состояние без изменения числа составных электронов или атомов;

2) фото-электрический эффект, то есть вылет электрона за пределы молекулы; 3) фото-хи-мич. диссоциация. После возбуждения избыток энергии излучается полностью или частично (резонансное излучение или флуоресценция) или же при ударах второго рода переходит полностью в тепло. Второй класс поглощения соответствует случаю частичного захвата энергии кванта hv либо, наоборот, сообщению кванту добавочной энергии. Отлетающий рассеиваемый квант имеет следовательно энергию h(v±oo) (положительная или отрицательная абсорбция). На основе принципа соответствия между теорией квантов (смотрите) и классич. представлениями можно вычислить вероятность поглощения кванта молекулой и отсюда найти значения для величины П. с. Более строго эта задача решается современной волновой механикой.

Лит.: Хвольсон О. Д., Курс физики, т. 5,

Берлин, 1923; Вавилове. И., «Изв. физич. ин-та моек, научного ин-та», М., 1920, т. 1, стр. 93; 1921, т. 2, стр. 229; М ii 1 1 e r-P ouillets, Lehrbuch d. Physik, 11 Aufl., B. 2, H. 2, T. 1, Brschw., 1929; Born M. u. Jordan P., Elementare Quantenmecbanik, B., 1930; Dirac P. A., The Principles of Quantum-Mechanics, Oxford, 1930; W e i g e r t F. Optische Methoden d. Chemie, Lpz., 1927. С. Вавилов.