WYKLAD 10 ATOMY JAKO ZR

1
WYKLAD 10ATOMY JAKO ZRÓDLA SWIATLA.ROZPRASZANIE
SWIATLA PRZEZ OSRODKI MATERIALNE.
2
PLAN WYKLADU

• Pole promieniowania od poruszajacego sie
  ladunku
• Atom Lorentza jako zródlo fal e-m
• Atom Lorentza jako oscylator swobodny
• Emisja z atomu Lorentza podstawowe wlasnosci
• Atom Lorentza jako oscylator wymuszony
• Rozpraszanie swiatla, przekrój czynny,
  rozpraszanie Rayleigha i Thomsona
• PODSUMOWANIE

3
Pole promieniowania od poruszajacego sie ladunku
4
Atom Lorentza jako zródlo fal e-m
5
Atom Lorentza jako zródlo fal e-m
6
Atom Lorentza jako zródlo fal e-m
7
Atom Lorentza jako zródlo fal e-m
8
Calkowite usrednione w czasie natezenie S
9
Calkowite usrednione w czasie natezenie S
Obliczamy srednia emitowana moc
10
Calkowite usrednione w czasie natezenie S
Obliczamy srednia emitowana moc
11
Calkowite usrednione w czasie natezenie S
Obliczamy srednia emitowana moc
12
(No Transcript)
13
(No Transcript)
14
(No Transcript)
15
Moc tracona przez promieniujacy oscylator
16
Moc tracona przez promieniujacy oscylator
Obliczmy moc tracona przez swobodny, tlumiony
oscylator
17
Moc tracona przez promieniujacy oscylator
Obliczmy moc tracona przez swobodny, tlumiony
oscylator
18
Moc tracona przez promieniujacy oscylator
Obliczmy moc tracona przez swobodny, tlumiony
oscylator
19
Moc tracona przez promieniujacy oscylator
Obliczmy moc tracona przez swobodny, tlumiony
oscylator
20
(No Transcript)
21
(No Transcript)
22
dla malego wspólczynnika tlumienia ?
23
(No Transcript)
24
(No Transcript)
25
Warunki poczatkowe
26
Warunki poczatkowe
otrzymamy
27
Warunki poczatkowe
otrzymamy
a musi byc sprzezone do b, gdyz x0 i v0 sa
rzeczywiste
28
(No Transcript)
29
a w zapisie zespolonym
gdzie
30
a w zapisie zespolonym
gdzie
31
Amplituda tlumionych oscylacji
32
Amplituda tlumionych oscylacji
Moc wypromieniowana
33
Amplituda tlumionych oscylacji
Moc wypromieniowana
Calkowita energia oscylatora
34
Amplituda tlumionych oscylacji
Moc wypromieniowana
Calkowita energia oscylatora
poniewaz
35
Amplituda tlumionych oscylacji
Moc wypromieniowana
Calkowita energia oscylatora
poniewaz
36
Wniosek
37
Wniosek
klasyczny promien elektronu
38
klasyczny promien elektronu
39
DOBROC OSCYLATORA LORENTZA
40
DOBROC OSCYLATORA LORENTZA
Stosunek energii calkowitej oscylatora do energii
traconej na 1 radian fazy
41
DOBROC OSCYLATORA LORENTZA
Stosunek energii calkowitej oscylatora do energii
traconej na 1 radian fazy
MALE TLUMIENIE DUZE DOBROC OSCYLATORA
42
DOBROC OSCYLATORA LORENTZA
Stosunek energii calkowitej oscylatora do energii
traconej na 1 radian fazy
MALE TLUMIENIE DUZE DOBROC OSCYLATORA
Dla 500 nm
43
DOBROC OSCYLATORA LORENTZA
Stosunek energii calkowitej oscylatora do energii
traconej na 1 radian fazy
MALE TLUMIENIE DUZE DOBROC OSCYLATORA
Dla 500 nm
44
ZJAWISKO ROZPRASZANIA SWIATLA
Wiazka swiatla padajacego o scisle okreslonym
kierunku, oddzialujac z osrodkiem materialnym
tworzy swiatlo rozproszone. Ta sama czestosc,
rózne kierunki.
45
Mechanizm fizyczny w zjawisku rozpraszania
swiatla wzbudzone do drgan przez pole zewnetrzne
atomy osrodka emituja we wszystkich kierunkach
fale kuliste o tej samej czestosci Znaczenie
osrodka krysztaly, ciala amorficzne, ciecze i
gazy rosnace nieuporzadkowanie, rosnace
rozpraszanie Przypomnienie wspólczynnik
zalamania, swiatlo odbite i zalamane, bardzo
slabe rozpraszanie w innych kierunkach
46
Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m
47
Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m
rozwiazanie
48
Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m
rozwiazanie
49
Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m
rozwiazanie
zaniedbujemy tlumienie
50
Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m
rozwiazanie
zaniedbujemy tlumienie
51
(No Transcript)
52
(No Transcript)
53
(No Transcript)
54
(No Transcript)
55
Moc rozproszona, to czesc mocy padajacej, która
przeszla przez powierzchnie s
56
Moc rozproszona z wiazki padajacej przez atom L.
Przekrój czynny na rozpraszanie swiatla przez
atom Lorentza
57
Dwa przypadki
58
Dwa przypadki
1. Elektrony swobodne
59
Dwa przypadki
1. Elektrony swobodne
rozpraszanie Thomsona
60
Dwa przypadki
1. Elektrony swobodne
rozpraszanie Thomsona
2. Swiatlo widzialne i gaz
61
Dwa przypadki
1. Elektrony swobodne
rozpraszanie Thomsona
2. Swiatlo widzialne i gaz
rozpraszanie Rayleigha
400 nm i 700 nm, czynnik 10, preferencja
niebieskiego
niebieskie niebo, czerwone niskie slonce
62
Znaczenie interferencji, 2 atomy
63
Znaczenie interferencji, 2 atomy
64
Znaczenie interferencji, 2 atomy
Dla I1 I2, f1 f2, I 4I1 zamiast I 2I1
gaz, a mala kropelka cieczy, czynnik N lub N2
biale chmury silne rozpraszanie, preferencja
czerwieni
65
PODSUMOWANIE

• oscylujacy atom Lorentza wysyla fale kulista

w której dominuje oscylujacy elektron.
Polaryzacja i amplituda tej fali zaleza od
kierunku rozchodzenia sie fali

• calkowita wypromieniowywana moc wynosi

66
PODSUMOWANIE

• Amplituda swobodnie oscylujacego atomu Lorentza
  maleje eksponencjalnie z czasem wskutek strat na
  promieniowanie. Rozwiazanie jest nastepujace

ze stala tlumienia
gdzie
to klasyczny promien elektronu, równy 2.8210-15
m, a
czas zycia wzb. atomu
67
PODSUMOWANIE

• Oscylujacy w zewnetrznej fali e-m atom Lorentza
  jest zródlem fali rozproszonej. Przekrój czynny
  na rozproszenie wynosi

• Przekrój czynny na rozpraszanie na swobodnych
  elektronach (rozpraszanie Thomsona) wynosi

68
PODSUMOWANIE

• Przekrój czynny w przyblizeniu niskich czestosci
  (obszar widzialny, rozpraszanie na atomach o
  wysokich czestosciach wlasnych, rozpraszanie
  Rayleigha) wynosi

Silna zaleznosc od czestosci tlumaczy niebieski
kolor nieba. Efekty interferencyjne sa
odpowiedzialne za silne rozpraszanie przez chmury
(spójne rozpraszanie przez male kropelki wody)