Ви вже, напевно, помітили щось дивне в останній формі (31.20) нашої дисперсійної формули. Через член iγ, що враховує згасання, показник заломлення став комплексною величиною! Що це означає? Виразимо n через дійсну та уявну частини:
Зображення
причому n′ і n″ дійсні. (Перед in″ стоїть знак мінус, а саме n″, як легко переконатися, додатне.)
Зміст комплексного показника заломлення найлегше зрозуміти, повернувшись до рівняння (31.6) для хвилі, що проходить крізь пластинку з показником заломлення n. Підставивши сюди комплексне n і провівши перегрупування членів, отримуємо
Зображення
Множники, позначені буквою В, мають попередній вигляд і, як і раніше, описують хвилю, фаза якої після проходження пластинки запізнюється на кут ω (n′—1) Δ z/с. Множник А (експонента з дійсним показником) являє собою щось нове. Показник експоненти від'ємний, отже, А дійсне і менше одиниці. Множник А зменшує амплітуду поля; з ростом Δz величина А, а отже, і вся амплітуда спадає. При проходженні крізь середовище електромагнітна хвиля згасає. Середовище «поглинає» частину хвилі. Хвиля виходить із середовища, втративши частину своєї енергії. Цьому не слід дивуватися, бо введене нами згасання осциляторів зумовлене силою тертя і неодмінно призводить до втрати енергії. Ми бачимо, що уявна частина комплексного показника заломлення n″ описує поглинання (або «ослаблення») електромагнітної хвилі. Іноді n″називають ще «коефіцієнтом поглинання».
Зауважимо також, що поява уявної частини n відхиляє стрілку, яка зображує Еa на фіг. 31.3, до початку координат. Звідси зрозуміло, чому поле слабшає при проходженні крізь середовище.
Зазвичай (як, наприклад, у скла) поглинання світла дуже мале. Саме так і виходить за нашою формулою (31.20), бо уявна частина знаменника iγk набагато менша за дійсну частину (ωk2 – ω2). Однак коли частота ω близька до ωk, резонансний член (ωk2 – ω2) виявляється малим порівняно з iγkω, і показник заломлення стає майже суто уявним. Поглинання в цьому випадку визначає основний ефект. Саме поглинання дає в сонячному спектрі темні лінії. Світло, яке випромінює поверхня Сонця, проходить крізь сонячну атмосферу (а також крізь атмосферу Землі), і частоти, що дорівнюють резонансним частотам атомів в атмосфері Сонця, сильно поглинаються.
Спостереження подібних спектральних ліній сонячного світла дає змогу встановити резонансні частоти атомів, а отже, і хімічний склад сонячної атмосфери. Так само за спектром зір дізнаються про склад зоряної речовини. За допомогою цих методів виявили, що хімічні елементи на Сонці й зорях не відрізняються від земних.