Пространственная решетка. Рассеяние света

Дифракция света наблюдается не только на плоской одномерной решетке (штрихи нанесены перпендикулярно некоторой пря­мой линии), но и на двумерной решетке (штрихи нанесены во взаимно перпендику­лярных направлениях в одной и той же плоскости). Большой интерес представля­ет также дифракция на пространственных (трехмерных) решетках — пространствен­ных образованиях, в которых элементы структуры подобны по форме, имеют гео­метрически правильное и периодически по­вторяющееся расположение, а также по­стоянные (периоды) решеток, соизмери­мые с длиной волны электромагнитного

излучения. Иными словами, подобные про­странственные образования должны иметь периодичность по трем не лежащим в од­ной плоскости направлениям. В качестве пространственных дифракционных реше­ток могут быть использованы кристалли­ческие тела, так как в них неоднородности (атомы, молекулы, ионы) регулярно по­вторяются в трех направлениях.

Дифракция света может происходить также в так называемых мутных средах — средах с явно выраженными оптическими неоднородностями. К мутным средам отно­сятся аэрозоли (облака, дым, туман), эмульсия, коллоидные растворы и т. д., т. е. такие среды, в которых взвешено мно­жество очень мелких частиц инородных веществ. Свет, проходя через мутную сре­ду, дифрагирует от беспорядочно располо­женных микронеоднородностей, давая равномерное распределение интенсивностей по всем направлениям, не создавая какой-либо определенной дифракционной картины. Происходит так называемое рас­сеяние света в мутной среде. Это явление можно наблюдать, например, когда узкий пучок солнечных лучей, проходя через за­пыленный воздух, рассеивается на пылин­ках и становится тем самым видимым.

Рассеяние света (как правило, слабое) наблюдается также и в чистых средах, не содержащих посторонних частиц. Л. И. Мандельштам объяснил рассеяние света в средах нарушением их оптической однородности, при котором показатель преломления среды не постоянен, а меня­ется от точки к точке. В дальнейшем поль­ский физик М. Смолуховский (1872— 1917) указал, что причиной рассеяния све­та могут быть также флуктуации плотно­сти, возникающие в процессе хаотического теплового движения молекул среды. Рас­сеяние света в чистых средах, обусловлен­ное флуктуациями плотности, анизотропии или концентрации, называется молекуляр­ным рассеянием.

Молекулярным рассеянием объясняет­ся, например, голубой цвет неба. Согласно закону Д. Рэлея, интенсивность рассеян­ного света обратно пропорциональна чет­вертой степени длины волны (I~l^-4), поэтому голубые и синие лучи рассеивают-

ся сильнее, чем желтые и красные, обус­ловливая тем самым голубой цвет неба. По этой же причине свет, прошедший че­рез значительную толщу атмосферы, ока­зывается обогащенным более длинными волнами (сине-фиолетовая часть спектра полностью рассеивается) и поэтому при закате и восходе Солнце кажется крас­ным. Флуктуации плотности и интенсив­ность рассеяния света возрастают с увели­чением температуры. Поэтому в ясный летний день цвет неба является более на­сыщенным по сравнению с таким же зим­ним днем.

Поиск по сайту: