Изучение дисперсии света (лабораторная работа), страница 2

где  – скорость распространения света в среде 1;  – скорость распространения света в среде 2.

          Абсолютный показатель преломления среды п может быть записан, как это следует из (2) в виде:

,                                                         (3)

где с – скорость света в вакууме;  – скорость света в среде.

          Если известны абсолютные показатели преломления сред, то их относительный показатель , как легко показать, может быть выражен через абсолютные показатели п₁ и п₂:

.                                                    (4)

Среда, у которой показатель преломления больший, называется средой оптически более плотной, чем сравниваемые с нею.

          С точки зрения электромагнитной волновой теории скорость распространения света зависит от характеристик среды – диэлектрической и магнитной проницаемостей. Соответствующие выкладки приводят к следующему результату:

 ,                                           (5)

где  – электрическая и магнитная постоянные;  – диэлектрическая и магнитная проницаемости соответственно.

Скорость света в вакууме  .

Таким образом, в общем случае

 .                                               (6)

На основании формулы (3) и (6) имеем:

.                                                    (7)

Так как для прозрачных диэлектриков , то , где под  понимается динамическая диэлектрическая проницаемость, т.е. проницаемость в переменном электрическом поле.

          Вывод (7) имеет основополагающее значение для понимания и описания одного из очень важных оптических явлений – дисперсии света.

          Разложение белого света на семь основных цветов при прохождении его  через стеклянную призму было впервые обнаружено и исследовано Ньютоном в 1672 г. Это явление называется дисперсией света, обусловлено зависимостью показателя преломления от длины волны излучения.  для материала стеклянной призмы показатель преломления увеличивается с уменьшением длины волны (для видимого светового излучения). Такая зависимость  называется нормальной дисперсией.

          Дисперсия может быть объяснена на основании представлений электромагнитной волновой природы света. Под воздействием электрического поля световой волны электроны, входящие в состав частиц вещества придут в состояние вынужденных колебаний относительно своих ядер:

,                                (8)

где  – напряженность электрического поля световой волны; х – смещение электрона относительно равновесного состояния на электронной оболочке;  – параметр, характеризующий затухание колебаний электрона в атоме (молекуле);  – частота собственных колебаний электрона в атоме (молекуле),  – заряд и масса электрона (соответственно). Вследствие вынужденных колебаний электронов частицы вещества, становясь источниками вторичных волн, приобретают некоторый электрический момент, величина которого зависит от соотношения частоты собственных колебаний  и частоты излучения .