Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 139

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 139)

согласно теории Френеля — вращение плоскости поляризации (явление Фарадея), ) Беккерелю удалось наблюдать обратный эффект Зеемана и в некоторых кристаллах (ксенотит, тизонит), которые характеризуются крайне узкими полосами поглощения„особенно при низких температурах. 573 гл, хххь явлннин зенмАнА На кривой дисперсии (рис.

31.7) соотношения представлены в преувеличенном масштабе. Кривая 1 показывает ход показателя преломления в магнитном поле для луча, поляризованного по левому кругу, а кривая П вЂ” для луча, поляризованного по правому кругу. Из чертежа шо псо шо о'о+поз Хо+аХ Хо Хо — ЛХ Рис. 31.7.

Ход кривой дисперсии в отсутствие магнитного поля (сплошная кривая) и в магнитном поле (штриховые): 1 — для луча, поляризованного по левому кругу; 11 — для луча, поляризованного по правому кругу ясно, что для какой-нибудь длины волны Л в магнитном поле появляется круговое двойное преломление. Эффект тем значительнее, чем ближе Л и Ло.

Действительно, вблизи собственных линий абсорбции эффект вращения особенно велик. Но даже и очень далеко от собственных частот явление легко наблюдается благодаря чрезвычайно болыпой чувствительности метода вращения плоскости поляризации (см. 3 168). й 174. Явление Штарка Явление Зеемана с полной ясностью показало, что основным электрическим элементом, определяющим оптические свойства атома, является электрон. Естественно ожидать, что и электрическое поле может воздействовать на частоту испускаемого света.

Однако простая теория, основанная на этих соображениях, приводит к несколько неожиданным результатам, показывая, что гармоническое колебание не меняет своей частоты под действием электрического поля, в отличие от поведения гармонического осциллятора в магнитном поле (см. упражнение 219). Судя по монохроматичности спектральных линий, колебания электрона в атоме очень близки к гармоническим, и большинство оптических явлений в первом приближении хорошо истолковывается на основе представления о гармоническом колебании. Если же принять во внимание отступление от гармоничности, то указанная теория дает небольшое расщепление спектральных линий, пропорциональное квадрату электрического поля, а именно Ьы (е2/2т,2м„-')Е2, очень малое по сравнению с о~о даже для больших достижимых полей.

МОЛНКУЛЯРИАЯ ОПТИКА На возможность такого влияния электрического поля указал Фогт, которому не удалось, однако, наблюдать это явление ввиду трудности создания в разрядной трубке большого электрического поля, необходимого для успеха опыта. Штарк (1913 г.) преодолел это затруднение и открыл явление, названное его именем и совсем не похожее на предсказанное Фогтом: явление в водороде было гораздо сильнее ожидаемого и, кроме того, оказалось зависящим от первой степени напряженности поля .Е (линейный эффект) . а.

Особенность установки Штарка. Свечениегаза в разрядной трубке сопровождается сильной ионизацией, вследствие чего нет возможности поддерживать внутри трубки сильные поля. Штарк нашел выход: сильная ионизация и свечение были сосредоточены в одной части трубки, а сильное поле создавалось в другой части, где нет ионов и где, следовательно, удается подл,ерживать высокое напряжение; разность давлений поддерживается откачкой, светящиеся же частицы вводились через отверстия (каналы, рис.

31,8). Зазор Направление наблюдения Рис. 31.8. Схема трубки для наблюдения эффекта Штарка ЕК очень мал (около 1 мм), так что напряженность поля в конденсаторе ЕК достигает примерно 100000 В,'см. В этой трубке наблюдается поперечный эффект. Специальная установка дает продольный эффект (наблюдать вдоль направления движения каналовых лучей нельзя, ибо явление осложняется эффектом Доплера). б. Результаты для водорода. Припоперечном наблюлении каждая линия распадается на ряд я- и п-компонент, расположенных (в первом приближении) симметрично к исходной линии на расстояниях, кратных некоторому минимальному расстоянию, пропорциональному первой степени напряженности поля.

Число компонент для каждой линии водородного спектра различно и подчиняется определенной закономерности, связанной со спектральными закономерностями. Общая картина распределения интенсивности очень сложна (рис. 31.9). Классическая теория (см. выше) не в состоянии объяснить эффект. Подобно аномальному эффекту Зеемана явление Штарка требует для своего объяснения учета законов строения атома, т.е. кванто- 575 ГЛ. ХХХ1. ЯВЛЕНИЕ ЗЕЕМА11А вых законов.

Квантовая теория явления, разработанная впоследствии (Эпштейн Шварцшильд, 1916 г.), удовлетворительно объясняет все его особенности. Также удовлетворительно объяснено то обстоятельство, что другие элементы, обладающие более чем одним электроном, Рис. 31.9. Расщепление линий спектра водорода в электрическом поле не обнаруживает линейного эффекта Штарка.

Ионизованный атом гелия с одним электроном, наоборот, дает линейный эффект, подобный эффекту в водороде. Квадратичный эффект, предсказанный Фогтом, был открыт значительно позднее (1924 г.), и связан при помощи полной теории с линейным эффектом Штарка. Грубое наблюдение влияния электрических полей на спектральные линии водорода возможно в любой разрядной трубке вблизи катода, где господствуют сильные поля (метод Ло Сурдо).

Влияние междумолекулярных электрических полей проявляется в уширении линий в обычных условиях разряда. Воздействие света на вещество состоит в сообщении этому веществу энергии, приносимой световой волной, в результате чего могут возникать разнообразные эффекты. Таким образом, первичным процессом является поглолцеллпе света. Поглощенная световая энергия в самом общем и наиболее распространенном случае переходит в тепло, несколько повьппая темпера.— туру поглощающего тела.

Но нередко липль часть световой энергии переходит в тепло, другая же испытывает иные превращения, вызывая те или иные дейслпвил света. В настоящеъл разделе мы не будем рассматривать тех случаев, когда в результате воздействия света тело само становится источником и испускает излучение собственной или вынужденной частоты.

Часть таких процессов (излучение вынужденных частот) была рассмотрена в гл. ХХ1Х (рассеяние света). Другая их часть (излучение собственных частот) будет обсуждаться в гл. ХХХХХ'П1. Настоящий же раздел посвящен вопросам превращения световой энергии в механическую энергию электронов (фотоэффект и явление Комптона) или всей поглощающей системы (давление света), а также различным химическим действиям света (фотохимия, фотография, физиологическая оптика). Глава ХХХП ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ 8 175. Введение Среди разнообразных явлений, в которых проявляется воздействие света на вегцество, важное место занимает фотоэлеклприческилл эффект, т.е.

испускание электронов вегцеством под действием света. Анализ этого явления привел к представлению о световых квантах и сыграл чрезвычайно важную роль в развитии современных теоретических представлений. Вместе с тем фотоэлектрический эффект используется в фотоэлементах, получивпплх исключительно плирокое применение в разнообразнейших областях науки и техники и обещающих егце более богатые перспективы.

Открытие фотоэффекта. следует отнести к 1887 г., когда Герц обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом электродов искрового промежутка, находящегося под напряжением. облегчает проскакивание искры ълежду никли. ГЛ. ХХХП. ФОТОЭЛЕКТРИЧГОКИй ЭФФЕКТ 577 Явление, обнаруженное Герцом, можно наблюдать на следуюгцем легко осуществимом опыте (рис. 32.1). Величина искрового промежутка Е подбирается таким образом, что и схеме, состоящей из трансформатора Т и конденсатора С, искра проскакивает с трудом (один-два раза в минуту). Если осветить электроды Г, сделан- С г ные из чистого цинка, светом ртутной лампы Н8, то разряд конденса- т тора значительно облегчается: искра начинает проскакивать доволь- Рис.

32.1. Схема опыта Герца но часто, если, конечно, мощность трансформатора достаточна для быстрой зарядки конденсатора С. Поместив между лампой и электродами г' стекло С, мы преграждаем доступ ультрафиолетовым лучам, и явление прекращается. Систематические исследования Гальвакса., А.Г.

Столетова и других (1888 г.) выяснили, что в опыте Герца дело сводится к освобождению зарядов из электродов под действием света; попадая в электрическое поле между электродами, заряды эти ускоряются, ионизуют окружающий газ и вызывают С разряд. ! ! А.Г. Столетов осуществил ! опыты по фотоэффекту, при! меняя впервые пебольнгие раз! + ности потенциалов между элек- ИФИ! тродами. «Повторяя в начале 1888 г., — пишет Столетов,— интересные опыты Герца, Виде- мана и Эберта, Гальвакса отРис. 32.2.

Схема опытов Столетова по носительно действия лучей на наблюдению фотоэффекта. Злектри- э.лектрические разряды высоко- ческая цепь состоит из батареи элемен- го напряжения„я вздумал истов и конденсатора С, положительно пытать, получится ли подобное заряженная пластинка которого сде- действие при электричестве слалана в виде проволочной сетки. Свет ~ „' ъ х бых потенциалов...

л1оя попытпроходит через ячейки проволочного электрода и падает на отрицательно заряженную пластинку. Фототок регистрируется гальванометром 1 ' Схема опытов, применен- ная Столетовым, изображена на. рис. 32.2. Основными результатами исследований Столетова, сохранившими свое значение и до нашего времени„были следующие зак,лючения. 1) Наиболее эффективно действуют ультрафиолетовые лучи, поглощаемые телом («чем спектр обильнее такими лучами, тем сильнее действие~).

Характеристики

Список файлов книги