Спектр света.
Спектр света — это цветные изображения входной щели спектрометра в плоскости объектива. Спектр света не совпадает с Фурье образом электрического поля.
Экзамен. Диапазоны электромагнитных волн и источники излучения.
Для волны любой природы произведение длины волны на частоту равно фазовой скорости волны: λν= c. С 1983 года значение скорости света в вакууме постулируется: c ≡ 299792458 м/с, что позволяет иметь единый эталон для длины и времени.
Электромагнитные волны делятся на диапазоны в зависимости от длины волны λ или от частоты ν.
Разделение на диапазоны приблизительно определяется типами источников излучения. Для любых источников электромагнитное излучение возникает только при ускоренном движении заряженных частиц.
Рассмотрим диапазоны, начиная с самых больших длин волн. Низкие или промышленные частоты.
λ> 3км ν<100кГц
Источники — паразитное излучение промышленных электроустановок: электродвигатели, электрогенераторы.
Радиоволны.
1м <λ< 3км 100кГц <ν< 300МГц
Источники — штыревые антенны.
Простейшая антенна
— два штыря и коаксиальный кабель.
Микроволновой или СВЧ диапазон.
СВЧ — сверх высокие частоты.
1мм <λ< 1м 300МГц <ν< 300ГГц
Источники — магнетроны, клистроны — объемные полые металлические резонаторы.
Передача от источника к антенне производится по полому волноводу. Антенна со сферическим отражателем — спутниковая тарелка. Телевещание, радиолокация.
Инфракрасный свет.
ИК излучение.
0.7мкм <λ< 1мм.
Частоту в этом диапазоне часто измеряют в обратных сантиметрах: 1см-1 ≡ 30ГГц. Частота 1см-1 соответствует излучению с длиной волны 1см.
10см-1 = 300ГГц <ν< 14000см-1 ≈ 430ТГц.
Источники — излучение молекул при возбуждении колебания или вращения молекулы — вращательные и колебательные спектры молекул.
Видимый свет.
0.4мкм <λ< 0.7мкм.
Коротковолновая граница — фиолетовый свет, длинноволновая граница — красный свет.
Вместо частот обычно говорят об энергии кванта света E = hν. Энергию обычно выражают в электрон-вольтах — это энергия, которую приобретает электрон, пролетая напряжение в 1 Вольт. Энергия кванта света 1эВ =
−19 ν = 242ТГц и длине волны
1.6*10 Дж соответствует частоте света λ = 1.24мкм.
1.8эВ < hν< 3.1эВ
Источники — излучение атомов и молекул при возбуждении их электронных оболочек.
Ультрафиолетовый свет.
5нм <λ< 0.4мкм 3.1эВ < hν< 250эВ
Источники — излучение атомов и ионов при возбуждении их электронных оболочек, рекомбинация положительных ионов и электронов.
Рентген.
0.01нм <λ< 5нм 250эВ < hν< 125кэВ
Источники — излучение атома после выбивания электрона внутренних электронных оболочек и тормозное излучение в металле электронов, ускоренных электрическим напряжением — рентгеновская трубка. Гамма излучение.
λ< 0.01нм hν> 125кэВ
Источники — излучение возбужденных атомных ядер, тормозное излучение в ускорителях элементарных частиц при взаимодействии ускоренной частицы с мишенью, излучение при взаимных превращениях элементарных частиц, космическое излучение.
Для сравнения энергия покоя электрона: 511кэВ. Так при аннигиляции электрона и позитрона происходит излучение двух γ квантов с соответствующей энергией.
Экзамен. Разложение светового поля по частотам.
Рассмотрим вещественную напряженность светового поля E(t) в одной пространственной точке.
Прямое и обратное преобразование Фурье имеет следующий вид:
1
+∫∞E0( )ω ⋅e−i tω ⋅dω
2 −∞
E ( )ω = 1 +∫∞E( )t ⋅ei tω ⋅dt , здесь коэффициент может быть
0 π−∞
разделен на два сомножителя в интегралах произвольным образом.
Вещественность E(t) накладывает некоторые ограничения на вид ее Фурье образа E0(ω). И действительно, из вещественности E(t) следует равенство E*( )t = E( )t . Подставим в обе части равенства вместо величины
E(t) ее представление в виде Фурье интеграла и получим
+∞ +∞
.
−∞ −∞
Заменим в первом интеграле ω на (−ω), перенесем все в левую часть
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.