ние электрона из положения равновесия) и вместе с ней диэлектрическая постоянная тем больше, чем ближе частота падающего на вещество С. к собственной частоте колебаний электронов. Так как, согласно электромагнитной теории С., показатель преломления вещества равен корню квадратному из диэлектрич. постоянной (к-рая, как мы теперь видим, есть функция частоты падающих на вещество электромагнитных волн), то отсюда становится ясной зависимость показателя преломления от частоты, т. е. явление дисперсии С. С равным успехом электронная теория объясняет и явления поглощения С. и, что самое важное, очень сильное или, как его называют, селективное (избирательное) поглощение вблизи оптич. собственных частот вещества. Действительно, все причины, приводящие к затуханию колебаний электронов, неизбежно приводят и к поглощению С. Эти причины — те же,. что были уже рассмотрены в явлениях излучения, т. е.: 1) затухание вследствие излучения (к-рое приводит, как увидим ниже, к рассеянию С. во все стороны) и 2) затухание вследствие столкновения атомов и перехода энергии колебаний электронов в тепловую энергию. (Поглощение С. телами, в к-рых есть свободные электроны, мы здесь не рассматриваем, т. к. это явление без труда может быть объяснено и с точки зрения теории Максвелла). Т. к. вблизи собственных частот (оптич. частот) колебания электронов очень сильны, то, следовательно, в этих участках спектра будет очень сильное селективное поглощение С. Участки спектра около оптич. частот, где наблюдается такое селективное поглощение С., называются спектральными линиями (или полосами) поглощения. В этих же участках спектра наблюдается и аномальный ход показателя преломления с частотой колебаний падающего С. (аномальная, или селективная дисперсия — увеличение показателя преломления с увеличением длины Волны). Линии поглощения по своей форме полностью аналогичны линиям испускания. Это объясняется тем, что поглощение С., так же как и излучение, зависит от характера колебаний электронов. Поэтому все причины, обусловливающие ту или иную форму спектральных линий испускания, остаются в силе и для линий поглощения, т. е. здесь имеют место те же явления расширения линий поглощения, к-рые происходят при излучении с линиями испускания (естественное расширение, допплеровское, вследствие соударений и т. д.). — О явлениях, связанных с излучением и распространением С. в телах, на к-рые действует внешнее магнитное или электрич. поле, именно о явлениях Фарадея, Зеемана, Штарка, Фохта (магнитное двойное лучепреломление), Керра и др., уже было сказано в историч. очерке.
Распространение С. в оптически-неоднородной (мутной) среде. Рассеяние С. При прохо ждении С. через вещество молекулы последнего приходят в возбуждённое состояние и становятся источниками С. Если среда (вещество) абсолютно однородна, т. е. всюду имеет одну и ту же молекулярную плотность (число молекул в единице объёма постоянно в любом элементе объёма), то излучаемые молекулами вторичные световые волны складываются таким образом, что во всех направлениях, не совпадающих с направлением распространения первоначальной световой волны, падающей навещество, они взаимно уничтожаются (вследствие интерференции) и только в направлении первоначальной волны они образуют световую волну. Это, однако, имеет место только в том случае, если среда и фронт падающей волны безграничны и расстояния между молекулами меньше длины световой волны. В противном случае имеют место явления диффракции. Если же внутри среды имеются оптич. неоднородности, т. е. участки, обладающие другими оптич. характеристиками, нежели основная среда, то возникает рассеяние света (см.) во все стороны.
Неоднородности могут быть обусловлены или посторонними включениями (частицы пыли, дыма, тумана, пузырьки, коллоидные частицы в жидкостях и т. д.) или самопроизвольными нарушениями плотности среды вследствие хаотического молекулярного движения. К явлениям рассеяния также следует отнести и явления неправильного (диффузного) отражения С. (рис. 26). Явления рассеяния С. чрезвычайно важны. Одним из наиболее очевидных и существенных следствий рассеяния С. является то, что только благодаря ему мы можем видеть окружающие нас предметы. В частности им обусловливается цвет неба, моря, различные цвета зари и т. д.
Рассеянием света определяется распределение лучистой энергии в пространстве при Рис. 26. Диффузное рассеяние заданных физич. С. шероховатой поверхностью. условиях. Не менее важны явления рассеяния С. для целей исследования вещества, т. к. именно при рассеянии С. оптич. наблюдения позволяют сделать наиболее достоверные заключения о молекулярной структуре и молекулярном движении вещества (см. также Рассеяние света, Рентгеновские лучи, Поглощение света, Комбинационное рассеяние света).
Интерференция и диффракция световых волн.
Выше мы видели, какие трудности встречает волновая теория G. в различных областях оптики. При рассмотрении излучения С. приходится сделать чуждое волновой теории допущение о дискретном, прерывном характере элементарного акта излучения и поглощения. Точно так же в оптике движущихся сред возникают не меньшие трудности, связанные с представлениями о светоносной среде (см. Исторический очерк). Наконец, вся совокупность явлений взаимодействия С. и вещества (напр., фотоэффект, эффект Комптона и др.) заставляет принять, что С. есть корпускулярное явление.
И тем не менее явления интерференции и диффракции световых волн, обнаруживаемые на опыте, оказываются в превосходном согласии с волновой теорией С.; вместе с тем они не находят пока никакого объяснения в корпускулярной теории С. — Как и в других волновых движениях, интерференция световых. волн происходит всегда, когда складывается несколько когерентных (исходящих от одного и того же источника) световых волн. При этом в одних местах волны складываются так, что взаимно усиливают друг друга, а в других — ослабляют.
Чтобы получить световые волны, исходящие из одного источника, световой пучок разделяется каким-либо способом на несколько пучков (рис. 27), к-рые проходят различные пути
