Дисперсия и поглощение света; спектроскоп и спектрограф. Различные виды электромагнитных излучений и их практическое применение.

Электромагнитные волны могут распространяться не только в пустоте, но и в различных средах. Но только в вакууме скорость распространения волн постоянна и не зависит от частоты. Во всех остальных средах скорости распространения волн различной частоты неодинаковы. Так как абсолютный показатель преломления зависит от скорости света в веществе (), то экспериментально наблюдается зависимость показателя преломления от длины волны – дисперсия света. Убедительными доказательствами отсутствия дисперсии в космосе являются исследования затмения удаленных двойных звезд. Излучаемый звездой световой импульс не является монохроматическим. Предположим, что он состоит из красных и синих лучей, и красные лучи распространяются быстрее синих. Тогда при начале затмения свет звезды должен изменяться от нормального до синего, а при выходе из него – от красного до нормального. При огромных расстояниях, которые проходит свет от звезды, даже ничтожная разница в скоростях красных и синих лучей не могла быть незамеченной. Эти эксперименты убеждают, что отсутствие дисперсии света в межзвездном пространстве (с точностью, которую достигает современный эксперимент). Во всех остальных средах дисперсия имеет место. Среды, обладающие дисперсией, называются диспергирующими. В диспергирующих средах скорость световых волн зависит от длины волны или частоты. Дисперсией света называется зависимость показателя преломления вещества или зависимость фазовой скорости световых волн от частоты или длины волны. Эту зависимость можно охарактеризовать функцией (1) где – длина световой волны в вакууме.

Для всех прозрачных бесцветных веществ функция (1) в видимой части спектра. С уменьшением длины волны показатель преломления увеличивается со все возрастающей скоростью. В этом случае дисперсия называется нормальной. Если вещество поглощает часть лучей, то в области поглощения и вблизи нее ход дисперсии обнаруживает аномалию. На некотором интервале длин волн показатель преломления растет с увеличением длины волны. Такой ход зависимости от называется аномальной дисперсия. Поглощением (или абсорбцией) света называется потеря энергии световой волны, проходящей через вещество, вследствие преобразования энергии волны в различные виды внутренней энергии вещества или в энергию вторичного излучения света другого направления и спектрального состава. Поглощение света может приводить к нагреву, ионизации или возбуждения атомов и молекул вещества, в фотохимических процессов, к деформации и др.. Кроме того, поглощение может сопровождаться рассеянием и индуктивной излучением (лазерным). Закон изменения интенсивности при поглощении можно записать так — закон Бугера (1729 год-установил экспериментально, теоретически виви и проанализировал Ламберт — 1760 г.), где к - коэффициент поглощения зависит только от длины волны, химической природы и состояния вещества. Если выбрать толщину слоя , то . Следовательно, коэффициент поглощения равен обратной величине толщины на которой интенсивность света уменьшается в е раз.