но и другие соседние атомы, поляризованные этой волной, 3) реальное вещество нельзя характеризовать единственной собственной частотой v0; приходится вводить несколько таких частот или точнее целый спектр поглощения. В основу различных вариантов теории Д. света положены всегда два дифференциальных ур-ия: ур-ие движения резонатора и ур-ие световой волны. Эти два ур-ия при совместном решении дают ответ относительно Д. света и абсорбции света. Т. о. Д. и абсорбция теоретически связаны неразрывно: если у вещества нет спектра поглощения, то не может быть и Д. света. Изменение показателя преломления в прозрачных частях есть результат существования полос абсорбции в других частях спектра.
Одна из наиболее совершенных форм теории Д. света предложена Лорентцом. Получаемые Лорентцом громоздкие формулы для д и коэффициента абсорбции для ряда практически важных случаев упрощаются; Лорентцом (одновременно с Лоренцом) получена формула т. н. молекулярной рефракции (см.): д2—1 M___i»Ne^ у, j__ Ki___ _
Д2 + 2* Q 3 т Zj 4ji2(»7 — v2)’ где М — молекулярный вес, q — плотность, N — число Авогадро, Кi~ — доля молекул с собственной частотой
Классическая теория дисперсии света хорошо подтверждается опытом. По дисперсионным данным определяются важные физические постоянные: число диспергирующих электронов Ni и соответственные собственные частоты Vf.
Вопрос о теории абсорбции, неразрывно связанной с Д. света, значительно сложнее. Для объяснения тормажения электронных колебаний в атоме классическая теория учитывает излучение и столкновения атомов между собой. В разреженном газе, где столкновения практически исключены, единственной причиной затухания электронные колебаний может быть только потеря энергии вследствие излучения. Вычисляемая из этих соображений величина не совпадает однако с опытом. Это расхождение теории и опыта получило свое объяснение только в теории квантов. Формулы (6) позволяют наряду с кривой Д. света построить теоретически и кривую — абсорбции. Однако формы и размеры действительных кривых поглощения резко расходятся с теоретическими, и для совмещения опыта и теории приходится вводить произвольные допущения. Одной из причин такого расхождения теории и опыта является то обстоятельство, что наряду с динамическими факторами уширения полос поглощения (излучение и соударение) теория не учитывает чисто кинематических факторов.
Молекулы в реальном теле движутся и вращаются, вследствие чего спектральные линии уширяются, деформируются и расщепляются.
Теория Д. света показывает, что самое понятие о скорости света становится довольно сложным для среды, обладающей дисперсией (см. Скорость света).
Квантовая теория Д. света. Результаты классической теории Д. света в пределах ошибок наблюдения вполне совпадают с опытом, поэтому теория квантов, в справедливости которой нет оснований сомневаться, должна практически привести к тем же соотношениям.
Квантовая теория дцсперсии света развита Ладенбургом, Крамерсом, Гейзенбергом и на основе новой квантовой механики. Шредингером и Дираком. В квантовых формулах Д. света число диспергирующих электронов получает статистическое толкование и выражается через вероятность перехода электронов из возбужденного состояния или через длительность этих возбужденных состояний. Наряду с положительными членами в квантовых формулах Д. света фигурируют и отрицательные, соответствующие возбужденным состояниям. В обычных условиях опыта, когда число возбужденных атомов невелико, отрицательная дисперсиясвета значения не имеет, и квантовые формулы совпадают с классическими. При значительных плотностях возбужденных атомов, как показывают опыты 'Ладенбурга и Копфермана, отрицательная Д. света становится заметной.
Квантовая теория Д. света получила большое значение для явления комбинационного рассеяния света (см.).
Лит.: Рождественский Д. С., Электромагнитная теория света, в кн.: Хвольсон О. Д., Курс физики, т. V, Берлин, 1923, стр. 4. 37; Wolf К. L. и.
HerzfeldK. F., Absorption и. Dispersion, в кн.: Handbuch d. Physik, В. XX, В., 1928; Minkowski R., Theorie der Reflexion, Brechung und Dispersion, в кн.: Muller J. u. Pouillets C. S. M., Lehrbuch der Physik, 2 Aufl., В. II, 2 Haifte, 1 Teil, Braunschweig, 1929; F a 1kenhagen H., Dispersion und Absorption, в кн.: Handbuch der physikalischen Optik, hrsg. v. E. Gehrcke, В. I, Leipzig, 1927, S. 720; Jaffe G., Dispersion und Absorption, в кн.: Handbuch der Experimentalphysik, В. XIX, Lpz., 1928; Lundblad R., Optik der dispergierenden Medien, Upsala, 1920; Goldhammer u., Dispersion und Absorption des Lichts, Lpz., 1912; Lorentz H. A., The Theory of Electrons, Lpz., 1916; Kayser. H., Handbuch der Spektroskopie, B. Ill, Lpz., 1905;Errera S., Polarisation di^lectrique, P., 1928; Schrodinger E., Abhandlungen zur Wellenmechan^k, Lpz., 1928; Born M. und Jordan P., Elementare Quantenmechanik, B., 1930.
С. B.
2) Вращательная Д., изменение угла вращения плоскости поляризации (см.) в зависимости от длины волны Я, В прозрачных веществах этот угол гр обычно возрастает с уменьшением длины волны Я, причем для нек-рых сред приближенно выполняется закон Био: k
(Тс — постоянная дляданного вещества величина).
Д. вращательная такого типа называется нормальной. В области поглощения ход Д. вращательной значительно сложнее, причем угол (р может достигать огромных величин (аномальная Д. вращательная).
3) Д, звука, зависимость скорости распространения звуковых волн от их длины. Это явление бывает выражено чрезвычайно слабо: наибольшее уклонение от нормальной (для больших волн и малых амплитуд) скорости звука в воздухе при 0°, т. е. от 331, 9 м/ се к., обусловливаемое потерей энергии вследствие теплопроводности и внутреннего трения, составляет не более 1 . м/сек. (т. е. около ;/3%).
Работы по Д. звука весьма немногочисленны.
По последним данным (Рейд, 1930) скорость звука растет от малых частот (больших! длин волн) приблизительно до частоты в 30.000 колебаний в секунду, затем начинает убывать, падая при частоте 100.000 несколько (па 30 (ш/сек.) ниже нормальной скорости, а ! затем остается неизменной до 150.000 колебаний в секунду. Далее наблюдения проведены не были.
При больших амплитудах (для сильных звуков) скорость, звука вообще растет и зависимость ее от частоты тем значительнее, чем больше сила звука. Возможно, что при очень малых амплитудах Д. звука совсем отсутствует.
Ряд работ, произведенных Пирсом (1926), Кнезером (1930), Эйкенан (1933) и др., показал, что при распространении быстрых акустических волн (100—1.000 килоциклов) через некоторые многоатомные газы, напр. СО2, в них происходит дополнительная дисперсия, обусловливаемая медленным (по сравнению с периодом звука) возбуждением колебательных степеней свободы молекул такого рода газа. Возрастание скорости в этом случае обычно начинается при 100 килоциклах и продолжается до 1.000, причем за этот диапазон частот скорость возрастает примерно на 3%.
Н. Андреев.
