ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТНОЙ ДИСПЕРСИИ СТЕКЛЯННОЙ ПРИЗМЫ С ПОМОЩЬЮ ГОНИОМЕТРА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определение спектральной зависимости коэффициента преломления стеклянной призмы и оценка ее спектральных характеристик.
1. ПРИНАДЛЕЖНОСТИ : гониометр ГС-5, стеклянная плоскопараллельная призма, ртутная лампа.
2. Электронная, классическая теория частотной дисперсии
Многие оптические явления находят удовлетворительное объяснение в предположении, что связь между векторами 
и 
(а также 
и 
) локальна во времени и пространстве. Это означало бы, что и определились в любой момент времени пространства 
значениями и в тот же момент времени и при том же значении . Однако дело обстоит иначе. В ряде явлений необходимо учитывать нелокальность во времени и пространстве. К таким явлениям можно отнести частотную дисперсию диэлектрической проницаемости вещества, естественное вращение плоскости поляризации и некоторые другие. В данной работе исследуется частотная дисперсия стеклянной призмы. Рассмотрим подробнее это явление.
Возможно вы искали - Контрольная работа: Определение электрических нагрузок и расчет электрических сетей жилых зданий
Будем считать, что наше поле однородно по пространству (пространственной нелокальностью пренебрегаем), тогда для стационарного случая имеет место соотношение, определяющее связь индукции с напряженностью электрического поля и поляризацией среды 
:
.(1)
Однако наличие конечных масс электронов и ионов вещества, заряды которых определяют поляризацию , приводит к инерционности появления для переменного поля . Следовательно, воздействие электрического поля электромагнитной волны приведет к временной нелокальности поляризации .
В рамках линейной электродинамики поляризации среды 
, вызванная электрическим толчком, пропорциональна 
. Считая, что среда изотропна, мы запишем связь в момент времени 
:
, (2)
Похожий материал - Контрольная работа: Определение эффективности действия ударника по преграде и его рациональных конструктивных параметров
где функция 
зависит от свойств среды и от времени с момента электрического толчка. Очевидно, что при 
в силу инерционности электронов и ионов 
, а при 
в силу наличия затухания (реальные среды диссипативны) 
.
Для задач, когда поле действует достаточно долгое время (реальная электромагнитная волна), мы разбиваем весь период на достаточно малые промежутки времени, сводя задачу к последовательным электрическим толчкам. Тогда вклад в поляризацию среды в момент времени , внесенный в более ранним толчком 
, будет равен 
. В силу суперпозиции полный вектор поляризации в момент времени определяется:
(3)
Используя переход к новой переменной 
.(4)
Очень интересно - Контрольная работа: Оптика 2
Учитывая связь (1), запишем
. (5)
Интегрирование в (5) производится во времени, предшествующему моменту . Этого требует принцип причинности, утверждающий, что каждое событие определяется только прошедшими событиями и не может зависеть от будущих.
Для монохроматической волны 
выражение (5) преобразуется:
,(6)
Вам будет интересно - Реферат: Оптика
где связь между и записана формально в локальной форме с помощью диэлектрической проницаемости как функция частоты:
. (7)
Лорентцом впервые была построена классическая, электронная теория, позволяющая получить явный вид (7). В рамках этой теории среду мы рассматриваем как совокупность электронных, гармонических, затухающих осцилляторов. Движение такого электронного осциллятора будет описываться следующим уравнением:
(8)
где 
- масса электрона, 
- заряд свободного электрона, 
- коэффициент упругой связи электрона с ядром, 
- коэффициент, обусловленный затуханием колебаний осциллятора, 
- эффективное поле, действующее на электронный осциллятор. В общем случае отличается от среднего макроскопического поля , входящего в уравнение Максвелла. Для разряженных газов 
. В такой среде под действием плоской линейно поляризованной вдоль Х электромагнитной волны (в такой волне вектор напряженности электрического поля направлен вдоль X и не имеет своей ориентации при распространении, а фронт волны представляет плоскость) уравнение движения электрона (8) приобретает вид:
Похожий материал - Реферат: Оптика атмосферы
(9)
где 
- коэффициент затухания (экстенции), 
- собственная частота электронного осциллятора, 
- амплитуда электрического поля волны. Нетрудно показать, что решение уравнения (9) имеет вид:
. (10)
Учитывая связь диэлектрической проницаемости 
с электронной поляризуемостью отдельного атома 
, можно записать: