Zapisz jako PDF

Pokazy
1. Dielektryk w jednorodnym polu elektrycznym: elektroskop, płyta dielektryczna, maszyna
elektrostatyczna.
2. Rozszczepienie światła białego w pryzmacie.
3. Bieg światła monochromatycznego ( laserowego) w pryzmacie.
Dielektryk w polu elektrycznym kondensatora płaskiego
— pole bez dielektryka
— pole z dielektrykiem
— stała dielektryczna (względna przenikalość elektryczna)
— gęstość powierzchniowa ładunków swobodnych na okładkach kondensatora
— gęstość powierzchniowa ładunku indukowanego w dielektryku
— gęstość powierzchniowa efektywna, która daje pole wypadkowe E
Gęstość powierzchniowa ładunku indukowanego jest proporcjonalna do natężenia pola, zatem
wielkość w nawiasie jest stała i równa stałej dielektrycznej
— podatność dielektryczna
P — wektor polaryzacji związany z ładunkiem indukowanym, równy co do wartości
.
Interpretacja drobinowa
Pole elektryczne powoduje przesunięcie chmury elektronowej i cząsteczka (atom) staje się dipolem
elektrycznym. Elektryczny moment dipolowy
,
x — odległość rozsunięcia ładunków
— wartość wektora polaryzacji
N — liczba atomów w jednostce objętości
Klasyczna teoria dyspersji
Współczynnik załamania zgodnie z teoria Maxwella wynosi
,
— stała dielektryczna substancji
— przenikalność magnetyczna substancji
Przyjmijmy
Wyniki doświadczenia pokazują, że współczynnik silnie zależy od częstości. Zależność inny ma
charakter dla fal długich i krótkich (krzywa dyspersji).
Dyspersja zmienia się, jak odwrotność trzeciej potęgi długości fali Mała długość fali
dyspersji.
duża zmiana
Dyspersja anomalna
występuje wtedy, gdy w materiale dla określonej częstości mamy absorpcję
ze podręcznika do Fizyki III prof. J.Gintera:
Wyniki doświadczalne dla fluorku sodu:
1. w częstości
( podczerwień) fluorek sodu silnie
pochłania promieniowanie.
2. Poniżej tej częstości współczynnik załamania rośnie, osiągając wartość większą od
4.
3. W częstości
następuje skokowy spadek współczynnika załamania. Najmniejsza
jego wartość jest równa 0,2. Ze wzrostem  wartość n rośnie.
4. W obszarze widzialnym przebieg prawie płaski. W nadfiolecie zaczyna się znowu
wzrost dla częstości
, gdzie znów jest absorpcja.
Wyniki doświadczeń dla par sodu.
W zakresie widzialnym linia absorpcyjna dla 589 nm — żółta linia sodu.
W ciele wykazującym dyspersję atomy modelujemy jako
oscylatory
Drgania jąder w kryształach jonowych lub spolaryzowanych (NaCl)
Drgania chmur elektronowych (Na)
Model
Chmura elektronowa została wychylona przez pole E i jądro stara się przywrócić stan równowagi.
Działa siła proporcjonalna do wychylenia:
W stanie równowagi F=0.
N — liczba atomów w jednostce objętości,
— wektor polaryzacji
Atom w zmiennym polu elektrycznym
Równanie ruchu
m masa chmury elektronowej
— równanie różniczkowe drugiego rzędu
Podstawiamy
Podstawiam rozwiązanie równania w postaci
Dyskusja
Dla
Dla
— nie ma fali, sytuacja statyczna.
— przez dodanie wartości — drgania wybuchają
— faza wychylenia przeciwna do pola
Przenikalność dielektryczna
Dyskusja stałej dielektrycznej
— wzór statyczny.
Dla
—
mniejsze od 1.
Dla
—
osiąga duże wartości.
Bieg światła monochromatycznego w pryzmacie
Przejście światła
monochromatycznego
przez pryzmat
Rozszczepienia światła białego w pryzmacie
Szkło wykazuje dyspersję. Współczynnik załamania zależy od częstości. W efekcie każda barwa
załamuje się pod innym kątem. Rozszczepienie na barwną wstęgę ma miejsce tam, gdzie promień
światła białego wchodzi do pryzmatu (na pierwszej ścianie).