Взаимодействие света с веществом

[Prikol]

vlapay в сообщении #900546 писал(а):

По-моему, здесь несколько другая картина. Переход электрона на другой терм ещё не означает, что произошёл акт поглощения фотона.

Пусть для простоты имеется только один атом. Первый возбужденный терм 2 эВ, энергия фотона соответствует максимуму возбуждения этого терма (чуть больше 2 эВ). Другие термы выше и не возбуждаются.

Если считать, что - "Переход электрона на другой терм ещё не означает, что произошёл акт поглощения фотона" - то это ведет к нарушению закона сохранения энергии.

В 1924 г. Бор, Крамерс и Слэтер выдвигали тезис о неверности закона сохранения энергии в квантовых процессах. Но уже в 1925 г. отхватли тумаков от Боте и Гейгера (экспериментаторов) и примолкли.

[Xey]

Prikol в сообщении #900796 писал(а):

Итак, в видимом диапазоне показатель преломления около 1,5 определяется поляризацией, а не поглощением в ИК диапазоне.

А где обоснование, предшествующее "итак"?
В видимой области определяющее влияние имеет полоса в УФ области (она есть у всех прозрачных веществ).


Кривые дисперсии вблизи полос поглощения сняты столетия назад . Связь показателя с положением полос поглощения это железный факт , а не домыслы. Отсюда и механизм возникновения преломления - поглощение и переизучение фотонов, чем ближе к полосе, тем интенсивнее.

Вопрос был почему переизлучаются сфазированно и в том же направлении.

[Prikol]

Xey в сообщении #900850 писал(а):

Связь показателя с положением полос поглощения это железный факт

Связь есть, но каков вклад? Я грубо оценил этот вклад как пару процентов.
1. А вы? Или вы взяли с потолка?

Кстати, диэлектрическая проницаемость кварца на постоянном токе примерно 3,5 (или немного больше) что соответствует показателю преломления где-то 1.8. ($\varepsilon = n^2$)
2. Это что, тоже за счет поглощения в УФ диапазоне?

Известно, что поляризация - это очень быстрый процесс. На оптических частотах электронное "облако" вполне успевает реагировать на изменение поля.
3. Куда исчезают эти ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ $\varepsilon$ и $n$ при продвижении в оптическую область?

[Xey]

Prikol в сообщении #901043 писал(а):

Xey в сообщении #900850 писал(а):

Связь показателя с положением полос поглощения это железный факт

Связь есть, но каков вклад? Я грубо оценил этот вклад как пару процентов.
1. А вы? Или вы взяли с потолка?

По-моему, вклад полосы 100%. Полоса поглощения это же не только вырезание некого спектрального диапазона, это и характеристики среды.
Чуть выше есть картинка механического резонанс какой-то системы (наверно груз на пражинке). Зная частоту резонанса этой системы мы знаем ее параметры (отношение жесткости к массе). Также и с линией поглощения, зная ее частоту, мы знаем параметры среды.

Но с позиции колебаний механизм появления показателя преломления (сдвига фазы луча) понятен. Мы же обсуждаем с позиции квантов , скорость которых всегда "c", почему они задерживаются, каков механизм этой задержки. Что можно предложить кроме поглощения и переиспускания с задержкой? При этом предположени, поглощение очень даже связано с показателем преломления.

[Prikol]

Xey в сообщении #901157 писал(а):

По-моему, вклад полосы 100%. Полоса поглощения это же не только вырезание некого спектрального диапазона, это и характеристики среды.
Чуть выше есть картинка механического резонанс какой-то системы (наверно груз на пражинке). Зная частоту резонанса этой системы мы знаем ее параметры (отношение жесткости к массе). Также и с линией поглощения, зная ее частоту, мы знаем параметры среды.

Но с позиции колебаний механизм появления показателя преломления (сдвига фазы луча) понятен. Мы же обсуждаем с позиции квантов , скорость которых всегда "c", почему они задерживаются, каков механизм этой задержки. Что можно предложить кроме поглощения и переиспускания с задержкой? При этом предположени, поглощение очень даже связано с показателем преломления.

Вы с трудом понимаете даже ваши собственные слова. Из обрывков каких-то "параграфов" вы пытаетесь составить картину поведения сложной системы в которой действуют многие явления, а вы что-то слышали только об одном из них. Вы хотите чтобы сложная система свелась именно к тому "параграфу", о котором вы что-то смутно помните.

Вряд ли вы сможете ответить, но хотя бы подумайте над двумя другими вопросами.

[Xey]

Prikol в сообщении #901043 писал(а):

2. Это что, тоже за счет поглощения в УФ диапазоне?

Вот прицепились вы к поглощению в полосе.
Да, не за счёт поглощения излучения в области полосы, а потому, что полоса поглощения кварца находится в области ультрафиолета, а вблизии полосы показатель сильно отличается от единицы .

[Prikol]

Xey в сообщении #901515 писал(а):

Да, не за счёт поглощения излучения в области полосы, а потому, что полоса поглощения кварца находится в области ультрафиолета, а вблизии полосы показатель сильно отличается от единицы .

Фраза лишена смысла.

Кстати, формула для расчета по вашей модели настолько проста, что даже школьник сможет все вычислить. В ней самое сложное - возведение в квадрат. УФ полоса находится где-то вблизи 140 - 150 нм (уточните сами). Посчитайте для трех точек:
1. Ваша - для которой "вблизии полосы показатель сильно отличается от единицы", $n =2,2$
2. И две моих:
Cиняя 400 нм $n=1,55$ и
Красная 750 нм, $n=1,54$

Как только ваши расчеты сойдутся с наблюдениями, вы мигом все докажете.

[Xey]

Prikol в сообщении #901519 писал(а):

Xey в сообщении #901515 писал(а):

а вблизии полосы показатель сильно отличается от единицы .

Фраза лишена смысла.

Придираетесь.
Если написать в окрестности линии поглощения показатель много больше единицы, то фраза сойдет для трактата по математике.



Вот здесь http://www.computeroptics.smr.ru/KO/PDF ... 380108.pdf на рис 1 наглядно видно что значит "вблизи полосы" и "сильно отличается от единицы".

А на рис 2 (график показателя преломления кварцевого стекла в широком диапазоне) мне нравится даже больше, чем кривые хода показателя преломления возле полосы, которые я приводил выше.
Слева и справа от полосы должны быть разные величины показателя. Так же как это нарисовано на графике (см выше) изменения фазы колебаний механической колебательной системы.

Итак, ход кривой показателя преломления отределяется наличием полос поглощения.
и не возражайте, нечем.

[Prikol]

Xey в сообщении #900290 писал(а):

Фазы и направления, без вынужденного излучения это не объяснить.

1. Берем кварцевую пластинку толщиной 0,01 мм. Отражение от ее поверхностей около 4% x 2 уже есть, значит механизм формирования показателя преломления при такой малой толщине уже работает и это ваше поглощение будет иметь место.
2. Берем кварцевую пластину толщиной 10 см. При такой толщине фотон будет поглощаться не менее 10,000 раз.
3. Темной ночью смотрим через эту толстую пластину на самую слабую звездочку, когда в глаз попадает всего несколько фотонов. Если фотон будет поглощаться не менее 10,000 раз и излучаться в произвольном направлении и даже на другой длине волны, то мы звездочку не увидим.

Но мы видим звезды через толстый слой кварца так же, как и без него. Значит ваша модель не катит!

[RSaulius]

Prikol в сообщении #901043 писал(а):

Xey в сообщении #900850 писал(а):

Связь показателя с положением полос поглощения это железный факт

Связь есть, но каков вклад? Я грубо оценил этот вклад как пару процентов.
1. А вы? Или вы взяли с потолка?

Кстати, диэлектрическая проницаемость кварца на постоянном токе примерно 3,5 (или немного больше) что соответствует показателю преломления где-то 1.8. ($\varepsilon = n^2$)
2. Это что, тоже за счет поглощения в УФ диапазоне?

Известно, что поляризация - это очень быстрый процесс. На оптических частотах электронное "облако" вполне успевает реагировать на изменение поля.
3. Куда исчезают эти ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ $\varepsilon$ и $n$ при продвижении в оптическую область?

1. Поглощение и преломление (реальная и мнимая часть проницаемости) зависят друг от друга и описываются соотношениями Крамерса-Кронига.
2. См. п. 1. Если есть на высоких частотах какой -то резонасный процесс поглощения - он влияет на диэлектрическую проницаемость на всех частотах вниз. Это описывает соотношение Лидена-Стакса-Теллера.
Если есть поглощение в оптическом диапазоне- значит электронное "облако" не успевает реагировать на изменение поля
3. Поляризация облака не исчезает в оптическом диапазоне и дисперсия диэлектричнской проницаемости именно этим и объясняется.

[Prikol]

RSaulius в сообщении #901904 писал(а):

Лидена-Стакса-Теллера

Вообще-то ЛидДена-С т акса-Теллера, но это мелочи.
Как вы отвечаете на вопрос о слабой звездочке видимой через толстый слой кварца? (см. мой предыдущий пост)

[RSaulius]

Prikol в сообщении #901917 писал(а):

Как вы отвечаете на вопрос о слабой звездочке видимой через толстый слой кварца? (см. мой предыдущий пост)

в вашем примере отражение (и ему соответсвующее пглощение) связанно не с погощением в материале, а с отражением за счет большей диэл.проницаемости (реальной части) от проводящей волну системмы . Если хотим коректо измерить поглощение в материале - мы должны избавиться (или их учесть) от отражений от поверхностей (например , покрыв их просветяющим слоем).

[Prikol]

RSaulius в сообщении #901929 писал(а):

Prikol в сообщении #901917 писал(а):

Как вы отвечаете на вопрос о слабой звездочке видимой через толстый слой кварца? (см. мой предыдущий пост)

в вашем примере отражение (и ему соответсвующее пглощение) связанно не с погощением в материале, а с отражением за счет большей диэл.проницаемости (реальной части) от проводящей волну системмы . Если хотим коректо измерить поглощение в материале - мы должны избавиться (или их учесть) от отражений от поверхностей (например , покрыв их просветяющим слоем).

Вы не поняли. Когда я говорил об отражении от поверхности тонкой пластинки, я имел ввиду не потери на отражение сами по себе, а тот факт, что при той толщине пластинки показатель преломления уже работает и волна замедляется. Дополнительный набег фазы в пластинке толщиной $d$ за счет материала будет порядка $2\pi(n-1)d/\lambda$. Это примерно 10 полных циклов для d=0.01 mm. Даже слой кварца а половину длины волны существенно крутит фазу. Значит на растоянии в половину длины волны взаимодействие фотона с материалом таково, что он должен поглотиться и вновь излучиться.

Но если это так, то фотон от слабой звездочки должен излучиться а ПРОИЗВОЛЬНОМ направлении, а не в том же. Это значит, что даже через очень тонкий слой кварца слабую звездочку увидеть невозможно.

Но ее видно даже через очень толстый! Почему?

[RSaulius]

как я понял, вы говорите о случае прохождения отдельных фотонов через прозрачное вещество, когда имеем вещество с ничтожно маленькой дисперсией ( и соответсвенно ничтожными потерями), но с коэфициентом преломления больше единицы (мнимая часть равна 0).
Коректно и последовательно объяснить это с точки зрения КМ не берусь.

[Prikol]

RSaulius в сообщении #902421 писал(а):

как я понял, вы говорите о случае прохождения отдельных фотонов через прозрачное вещество, когда имеем вещество с ничтожно маленькой дисперсией ( и соответсвенно ничтожными потерями), но с коэфициентом преломления больше единицы (мнимая часть равна 0).
Коректно и последовательно объяснить это с точки зрения КМ не берусь.

Примерно так!

Если есть потери, соответствующие мнимой части показателя преломления, то появляется множитель $e^{-x/\lambda}$, где $\lambda$ - характерная длина на которой происходит поглощение каждого фотона где-то один раз. Для кварца в видимом диапазоне эта длина порядка километра.

Если есть набег фазы, соответствующий действительной части показателя преломления, то появляется множитель $e^{-ix/\beta}$, где $\beta$ - характерная длина на которой происходит изменение фазы фотона на один радиан. Для кварца в видимом диапазоне эта длина где-то порядка половины длины волны. При этом фотон не поглощается, а просто возникает дополнительная фаза.

Итак, в видимом диапазоне первым процессом - поглощением фотона и возможно последующим его излучением - можно пренебречь. Процесс очевидно неупругий, идет вообще говоря с потерей энергии.

Второй процесс в видимом диапазоне очевидно преобладает, причем в миллиарды раз (сравните километр и полволны). Процесс очевидно упругий, идет без потери энергии.

Дисперсия конечно есть, но сейчас это несущественно. В видимом диапазоне показатель преломления изменяется где-то от 1.55 до 1.54

Вопрос о картине на языке фотонов, заданый iwndr вроде уже отпал.

Но тут появился Хеу и стал доказывать, что показатель преломления в видимом диапазоне порядка 1.5 связан с поглощением в УФ диапазоне, что в общем верно, и что в видимом диапазоне процесс происходит с поглощением фотона, что совершенно не верно. Поглощение фотона происходит только при первом процессе, а для второго процесса поглощения нет. При этом для Хеу вроде неважно фотон это или волна.