Лекция Дисперсия электромагнитных волн. Показатель преломления воздуха

    Скачать с Depositfiles 

3.2.6 Дисперсия электромагнитных волн. Показатель преломления воздуха

 (Параграф не доработан. Материал изучить самостоятельно. См указание ниже)

Монохроматические волны с различными частотами (длинами волн) распространяются в среде, строго говоря, с различной скоростью. Зависимость скорости электромагнитных волн от частоты называется дисперсией.

Скорость электромагнитных волн  в реальной среде связана со скоростью света  в вакууме через одну из важнейших характеристик среды — показатель преломления :

(3.30)

Показетель преломления в электродинамике определяется из соотношения

(3.31)

где — диэлектрическая проницаемость среды;

— магнитная проницаемость среды.

На основании вышесказанного можно сказать, что дисперсией света называются явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества  от длины волны  

                                                                    (4.30) 

Для радиоволн нижний слой атмосферы, примерно до 11 км, является недиспергирующей средой. Для оптического и УКВ диапазона атмосфера является диспергирующей средой.

Для большинства прозрачных веществ показатель преломления  возрастает с увеличением длины волны . Такой характер дисперсии называют нормальным.

Зависимость  от  в области нормальной дисперсии описывается формулой Коши

(4.31)

где  — постоянные коэффициенты, которые для каждого вещества находят экспериментально.

Если вещество поглощает часть светового потока, то в области поглощения может наблюдаться аномальная дисперсия, т.е. уменьшение показателя преломления с уменьшением длины волны.

В прозрачных средах в результате изменения направления распространения света при преломлении дисперсия света приводит к разложению света в спектр. Опыт показывает, что если луч белого света пропустить через преломляющую призму – прозрачное тело, ограниченное плоскими пересекающимися поверхностями, то на экране за призмой получим цветную полосу в следующей последовательности цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Характер дисперсии для различных прозрачных сред, в том числе и разных сортов стекла, различен.

Для волн ультракороткого и светового диапазонов показатель преломления зависит от метеорологических параметров атмосферы: температуры t, давления P и влажности воздуха e. В сочетании с вышеотмеченной зависимостью показателя преломления от длины волны  или частоты , в общем виде зависимость показателя преломления от указанных параметров может быть записана как

.(4.31)

В связи с этим для определения показателя преломления или, что то же самое, скорости распространения электромагнитной волны с длиной волны , необходимо определять температуру, давление и влажность воздуха. Последний параметр оказывает влияние на скорость распространения ЭМВ оптического диапазона в гораздо меньшей степени, чем температура и давление. Поэтому основными определяемыми параметрами для дальномеров, работающих на волнах оптического диапазона, являются только температура и давление.

Во всех современных дальномерах предусмотрен ввод поправки за атмосферные параметры. Формулы, по которым вычисляется указанная поправка, зашиты в программное обеспечение приборов.

(На самостоятельное изучение: Большаков В.Д., Деймлих Ф., Голубев А.Н., Васильев В.П. Радиогеодезические и электрооптические измерения. – М.: Недра, 1985. – 303 с. — Параграф 8. Скорость распространения электромагнитных волн. Стр. 68-78).

 

                                                                   Список литературы

1. Большаков В.Д., Деймлих Ф., Голубев А.Н., Васильев В.П. Радиогеодезические и электрооптические измерения. – М.: Недра, 1985. – 303 с.

2. Горелик Г.С. Колебания и волны. Введение в акустику, радиофизику и оптику. – М.: Изд. Физ.-мат. лит-ры. 1959. – 572 с.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. Том 3. Волновые процессы. Оптика. Атомная и ядерная физика. – М.: Высшая школа. 1979. – 511 с.

4. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Т. III.. Оптика. Физика атомов и молекул. Физика атомного ядра и микрочастиц – М.: Наука. 1970 – 495 с.

5. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Том III. Колебания, волны. Оптика. Строение атома. – М.: Наука. 1970 – 640 с.

6. Шредер Г., Трайбер Х. Техническая оптика. – М.: Техносфера,2006. – 424 с.

 

    Скачать с Depositfiles