ня, наприклад, сонце, випускають фотони з різними енергіями (гетерохромное випромінювання), які розрізняються за всім фундаментальним властивостям. Сукупність цих фотонів утворює СПЕКТР випускання.
Спектром-якого параметра в загальному випадку називається залежність параметра від частоти (або точніше - розподіл значень параметра по частоті). В оптиці спектром також називають і частіше використовують залежність параметра від довжини хвилі у вакуумі, яку називають просто В«довжина хвиліВ».
Як видно з малюнка, існує 2 типу такого випромінювання - дискретне і безперервне. Дискретні лінійчаті спектри характерні для атомів і невеликих молекул в газовій фазі (При нормальному або помірному тиску). Суцільні (безперервні) спектри в оптичному діапазоні характерні для тіл, нагрітих до декількох тисяч градусів.
Сукупність фотонів, виходять від сонця (спектр випромінювання сонця) в космосі відповідає температурі ~ 6000 В° з максимумом при ~ 500 нм. Цей спектр наш зоровий аналізатор приймає за В«Точку відлікуВ», і ми сприймаємо його як білий колір. В атмосфері короткохвильова частина спектра розсіюється, і максимум спектра зрушується ~ до 550 нм (злегка жовтуватий колір). br/>
II. Взаємодія фотонів електромагнітного випромінювання з
речовиною
Фотони вельми ефективно взаємодіють з електронами - як вільними, так і входять до складу атомів і молекул, причому оптичні фотони взаємодіють виключно із зовнішніми електронами, які тому називаються оптичними електронами: взаємодіють вектори електричного поля частинок. Існує два основних типи таких взаємодій: пружні і резонансні. p> 1. Пружні взаємодії . Фотони видимого і ультрафіолетового випромінювання В«залипаютьВ» (Затримуються) на зовнішніх електронах атомів і молекул. У результаті цього швидкість v руху фотонів в конденсованих (Щільних) прозорих середовищах зменшується:
v = c/n,
де n - (абсолютний) показник заломлення. Показник заломлення будь-якого газу, в тому числі повітря (n = 1,0003), при звичайних умовах багато менше, ніж показники заломлення рідин (~ 1,5) або твердих тіл (у води n = 1,333).
При цьому змінюються напрямок руху і поляризація фотонів і довжина хвилі, але енергія (і частота) і спін не змінюються.
З цим типом взаємодії фотонів і електронів пов'язані такі явища, як дзеркальне відображення і заломлення світла (рис. 3), дифузне (невпорядковане, хаотичне) відображення, дифракція (відхилення від прямолінійного напрямку руху фотонів в неоднорідних середовищах, дифрагування перешкод) і інтерференція (взаємодія когерентних пучків, що приводить до нерівномірного розподілу інтенсивності випромінювання в просторі) і, нарешті, дисперсія - розбіжність кольорових променів (Фотонів з різною енергією) при ламанні і дифракції. p> Пружні взаємодії також є причиною молекулярного розсіювання світла - хаотичного зміни напрями і поляризації фотонів при взаємодії з зовнішніми електронами атомів і молекул.
Ймовірність і величина цих змін до прозорих середовищах малі, але накопичуються при великому пробігу (сотні км в атмосфері) і стають помітними, наприклад, синє небо: розсіяння пропорційно ОЅ 4 (О» -4 ), і розсіюються в основному фотони синій області спектра. Розсіяння пропорційно n 2 (n - показник заломлення), тому ефекти розсіювання більш виражені в щільних середовищах, наприклад, вода синіє на глибині (при товщині шару) кілька метрів. Розсіяння ~ пропорційно розміру молекул та/або їх агрегатів (надмолекулярних комплексів або молекулярних систем, до яких можна віднести внутрішньоклітинні частки - мітохондрії, хлоропласти etc.)
В
Рис. 3. Дзеркальне відображення і заломлення світла.
Гетерохромний потік фотонів на кордоні двох середовищ різної щільності поділяється на кілька пучків: промінь відбиття (3) і промені заломлення (2). Якщо середовище, з якої потік виходить (Промінь 1) - вакуум або газ, а щільна середу прозора і однорідна, то характер розподілу фотонів по пучкам визначається спектральним складом і поляризацією вхідного променя і показником заломлення n = c/v щільного середовища: sin (a)/sin (b) = n; n синього променя ~ на 2% більше, ніж n червоного променя, тобто кути заломлення різнокольорових променів незначно різняться: b 2 - b 1 = ~ 1 Вє, але на великих відстанях розбіжність променів - дисперсія - стає істотним (веселка, наприклад).
Обидва виходять пучка (2 і 3) частково поляризовані, навіть якщо вхідний промінь (1) не поляризоване (тобто складається з фотонів з різною довільній поляризацією): пучок 2 частково поляризований в площині, перпендикулярній площині відображення, а промінь 3 - частково або повністю (tg (a) = n) поляризований в площині відображення.
Якщо щільний об'єкт має плоску паралельну нижню межу, як на малюнку, на цій межі станеться відображення (4) і перел...
