Zusammenfassung
Die Brechzahl n hängt von der Wellenlänge λ der Strahlung ab, sie zeigt eine „Dispersion“. Die Dispersion ist eng mit der Absorption der Strahlung verknüpft. Diese hängt ihrerseits stark von der Wellenlänge ab. Wir werden in den Abschn. 27.2 bis 27.5 die grundlegenden Tatsachen zusammenstellen. Dann werden wir Brechung und Absorption in ihrer Abhängigkeit von der Wellenlänge quantitativ behandeln. Das gelingt im engen Anschluss an die quantitative Behandlung der Streuung in Kap. 26.
Wir erinnern an Abschn. 25.2: Wir nennen Extinktionskonstante K und -koeffizient k dann Absorptionskonstante und -koeffizient, wenn man die Mitwirkung der Streuung an der Extinktion vernachlässigen kann. Die grundlegenden Tatsachen werden am übersichtlichsten graphisch dargestellt. Für die Brechzahl zeichnet man „Dispersionskurven“. Für die Extinktion stellt man je nach dem Verwendungszweck die gleichen Messungen in zweierlei Weise dar: Entweder mit der Extinktionskonstante K oder im Fall starker Absorption mit dem Extinktionskoeffizienten k. Dieser vergleicht bekanntlich die mittlere Reichweite der Strahlung (also w = 1 ∕ K) mit der Wellenlänge der Strahlung (Gl. (25.3)). Daher zeigt der Extinktionskoeffizient k im Spektrum natürlich einen ganz anderen Verlauf als die Extinktionskonstante K.
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Notes
- 1.
Die Begründung ergibt sich später aus Gl. (27.7). n bekommt nur dann hohe Werte, wenn die Differenz der Frequenzquadrate, also \(\nu_{0}^{2}-\nu^{2}\), klein wird. Damit gerät man bei den breiten Absorptionsbanden der Flüssigkeiten und festen Körper in das undurchsichtige Gebiet hinein.
- 2.
Das ist eine vereinfachende Behauptung. In Wirklichkeit entsteht diese Phasendifferenz von \(-90^{\circ}\) bei der Summierung sämtlicher Sekundärwellen längs des Weges der Primärwelle.
- 3.
Hier, wie stets, gleich kleinste selbständige Einheit, also oft auch Atom oder Ion.
- 4.
Der Quotient \(\frac{n^{2}-1}{n^{2}+2}=R^{\prime}\) wird als Refraktion bezeichnet.
- 5.
In Lösungen ist \(n=\frac{n_{\text{L{\"o}sung}}}{n_{\text{L{\"o}sungsmittel}}}\) , also die Brechzahl, die allein von den gelösten Molekülen herrührt.
- 6.
F-Zentren. Chemisch betrachtet bildet ein K\({}^{+}\)-Ion zusammen mit einem Elektron ein neutrales K-Atom. H. Pick, „Struktur von Störstellen in Alkalihalogenidkristallen“, Springer Tracts in Modern Physics, Springer-Verlag Berlin, Vol. 38, S. 1 (1965).
- 7.
Man beachte, dass die Messungen am Quecksilber in Abb. 27.18 bei \(30\cdot 10^{5}\) Pa ausgeführt wurden.
- 8.
Der Eigenfrequenz ν0 eines solchen Dipols (Resonators oder Oszillators) entspricht im Quantenbild die Frequenz \(\nu_{0}=\Updelta W/h\), wenn sich die Energie eines Moleküls um \(\Updelta W\) verändert.
- 9.
Die Schwingungsdauer T = 1 ∕ ν für die mechanische Grundschwingung eines Stabes ist \(=\leavevmode\nobreak\ 2D/u\). Das heißt, eine longitudinale elastische Störung durchläuft während der Zeit T die ganze Stablänge D zweimal, nämlich auf dem Hin- und dem Rückweg. Als Schallgeschwindigkeit im Inneren eines festen Körpers wird fast immer stillschweigend der für den Sonderfall eines Stabes gültige Wert angegeben (vgl. Bd. 1, Abb. 12.42 und Gl. (11.5)). In Gl. (27.22) muss jedoch der für einen allseitig ausgedehnten Körper gültige Mittelwert benutzt werden.
- 10.
Aus Gl. (25.15) folgt für eine imaginäre Brechzahl n als Reflexionsvermögen \(R=(E_{\mathrm{r}}/E_{\mathrm{e}})^{2}=1\) (Zähler und Nenner haben den gleichen Betrag).
- 11.
Diesen Nachweis einzelner Teilchen nennt man „ultramikroskopisch“.
- 12.
E. Mollwo (Dr. rer. nat. Göttingen 1933), Z. Physik 85, 56 (1933).
- 13.
Die Extinktionskurven K der Kolloide in Abb. 27.21 sind keine „optischen Resonanzkurven“, ihre Gestalt wird vielmehr von der der optischen Konstanten des Teilchenstoffes bedingt.
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Lüders, K., Pohl, R.O. (2018). Dispersion und Absorption. In: Lüders, K., Pohl, R. (eds) Pohls Einführung in die Physik. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-54855-4_27
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Publisher Name: Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg
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