Золотая педагогика

Теория эффекта комбинационного рассеяния света

Страница 2

Сам процесс комбинационного рассеяния можно представить себе как «реакцию» взаимодействия фотона с молекулой:

в которой внутренняя энергия молекулы А увеличивается , а энергия фотона, соответственно, уменьшается (). Возможен также процесс

,

в котором молекула, находившаяся в возбужденном состоянии, переходит в состояние с меньшей энергией, а энергия фотона растет: . Т. е. в спектре рассеянного света, кроме частоты основного излучения, появляются новые компоненты. Эти новые частоты в спектре рассеяния и называются спектром комбинационного рассеяния. Процесс, соответствующий «реакции», дает линии «стоксова» рассеяния, а соответствующий «реакции» – «антистоксова» рассеяния.

Иначе говоря, комбинационное рассеяние света является процессом неупругого рассеяния фотонов, при этом происходит изменение внутреннего состояния молекулы. Молекула переходит из одного энергетического состояния E в другое E’. В стандартной постановке эксперимента по наблюдению КРС исследуемое вещество облучается частотой, на которой данное вещество не поглощает, т.е. квант света недостаточно велик, чтобы перевести молекулу в возбужденное электронное состояние. Однако взаимодействие такого кванта приводит к возмущению электронной оболочки молекулы, которая перестраивается, приводя к изменению колебательного состояния ядерного скелета. При этом молекула переходит в новое колебательное состояние н’, расположенное выше или ниже исходного н. Схематическое изображение переходов при комбинационном рассеянии света приведено на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема процессов при взаимодействии излучения с веществом: a – поглощение в оптической области; b – поглощение в ИК-области; c – комбинационное рассеяние света, вверху – стоксово, внизу – антистоксово.

Вероятность w КРС зависит от интенсивностей возбуждающего I0 и рассеянного I излучения:

w= aI0, где а и b – некоторые постоянные; при возбуждении КРС обычными источниками света второй член мал и им можно пренебречь. Интенсивность линий КРС в большинстве случаев весьма мала, причём при обычных температурах интенсивность антистоксовых линий Iаст, как правило, значительно меньше интенсивности стоксовых линий Iст.:

Рисунок 2 – Схематичное расположение стоксовских и антистоксовских компонент КРС относительно линии рэлеевского упругого рассеяния света

Поскольку вероятность рассеяния пропорциональна числу рассеивающих молекул, то отношение определяется отношением населённостей основного и возбуждённого уровней.

При обычных температурах населённость возбуждённых уровней невелика и, следовательно, интенсивность антистоксовой компоненты мала. С повышением температуры их населённость возрастает, что приводит к увеличению интенсивности антистоксовых линий. Интенсивность линий КРС IКРС зависит от частоты n возбуждающего света: на больших расстояниях от области электронного поглощения молекул I ~ n4.

Страницы: 1 2 3 4 5 6

Еще по теме:

Пути формирования коллектива учебной группы ПТЗО
Воспитание в коллективе – основа воспитательной системы. Только в правильно организованном коллективе возможно всестороннее воспитание молодежи. В организованном коллективе члены его должны согласовывать свои личные желания и поступки с общими задачами, стоящими перед коллективом, с поступками и же ...

Категории

© 2018 Copyright www.sotbay.ru