ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Комбинационное рассеяние первого порядка в кристаллах из "Физика и техника спектрального анализа" Одним из первых исследований по теории комбинационного рассеяния в кристаллах явилась работа И. Е. Тамма [366]. В этой работе комбинационное рассеяние света рассматривается как результат взаимодействия нормальных колебаний, соответствующих электромагнитным волнам, с механическими нормальными колебаниями кристаллической решетки — фононами. Формально такие процессы возникают при включении в гамильтониан системы, состоящей из электронов, ядер и поля излучения, наряду с квадратичными слагаемыми слагаемых третьего и более высоких порядков по амплитудам кристаллических колебаний. [c.407] Существенной особенностью теории [367, 368] является то, что взаимодействие электромагнитного излучения с электронной и колебательной подсистемами не предполагается малым. Это дает возможность исследовать комбинационное рассеяние в условиях, когда частота падающего света близка к полосе экситонного поглощения. [c.409] Другой подход к явлению комбинационного рассеяния основан на малости возмущения электронной подсистемы кристалла электромагнитным полем излучения. Непосредственное взаимодействие света с колебаниями ядер вообще не учитывается вследствие больщой массы ядер. Однако предполагается, что колебания решетки могут взаимодействовать со светом косвенно, через электронную подсистему. Решение задачи о комбинационном рассеянии света в указанных предположениях подробно рассмотрено в гл. I. Учет особенностей КР в кристаллах проводится в работах [369, 370]. [c.409] Одним из недостатков описанных выше методов, в которых процесс комбинационного рассеяния рассматривается во втором порядке теории возмуш,ений, является то, что собственные функции невозмущенной электронной подсистемы относятся к неравновесной конфигурации ядер. Конкретный вид таких функций остается неизвестным поэтому оценки матричных элементов, входящих в выражения для тензора рассеяния, оказываются невозможными. Более естественно использовать в качестве невозмущенных функций электронной подсистемы функции, относящиеся к равновесной конфигурации ядер, а влияние колебаний ядер учитывать путем введения дополнительного возмущения, обусловленного взаимодействием электронов и фононов. Впервые описание комбинационного рассеяния подобным образом было осуществлено И. И. Собельманом [371]. Детальное развитие указанного метода для простых кристаллов проведено в работах [372, 373]. [c.410] Данные прямых измерений величины абсолютного сечения комбинационного рассеяния света в кристаллах приведены в 22. [c.411] Согласно общей теории (см. 10), матричный элемент (f .),7 некоторой физической величины fx отличен от нуля только при условии, что произведение представлений X X содержит единичное представление. Здесь Г — представление группы симметрии квантовой системы, по которому преобразуется волновая функция г ,- начального состояния. Г — представление, по которому преобразуется волновая функция т 5й конечного состояния (начальное и конечное состояния предполагаются различными), — представление, по котором преобразуется величина / ,. В случае комбинационного рассеяния в кристаллах волновые функции i] , преобразуются по неприводимым представлениям пространственной группы кристалла, а величины в приближении теории поляризуемости являются компонентами симметричного тензора поляризуемости Ср,. [c.411] Как указывалось выше, тензор комбинационного рассеяния в общем случае не является симметричным. В работах Овандера [367] приводятся отличные от нуля элементы тензора рассеяния, рассматриваемого как тензор второго ранга. Эти элементы отличаются от приведенных в табл. 44 наличием дополнительных слагаемых. [c.415] В качестве примера рассмотрим комбинационное рассеяние при геометрии, представленной на рис. 72. [c.416] В частном случае, если з = л/2, полученные выражения значительно упрощаются. [c.416] Важной характеристикой рассеянного света является степень деполяризации р, определяемая соотношением Р = (Т /ах. [c.416] В литературе довольно часто отмечаются случаи на-зушения правил отбора в спектрах КР в кристаллах. Чричины этих нарушений могут быть различны. [c.417] Правила отбора могут быть нарушены при наложении внешних полей, понижающих симметрию кристалла. Такой прием является очень полезным при изучении колебаний, неактивных в КР [383]. [c.418] Трансляционное колебательное представление. . [c.419] Поворотное колебательное представление Внешнее колебательное представление Внутреннее колебательное представление Представление вектора Представление симметричного тензора A g. [c.419] В спектре комбинационного рассеяния кальцита обнаружено 5 линий с частотами 155, 282, 712, 1086 и 1436 см.- [380—382]. Три последние линии, очевидно, соответствуют внутренним колебаниям группы СОз, причем наиболее сильная линия Av = 1086 см- соответствует полносиметричному колебанию типа A g, а линии 712 и 1436 см — колебаниям типа Eg. Оставшиеся две низкочастотные линии соответствуют колебаниям типа Eg. [c.420] Последующие исследования спектра комбинационного рассеяния кальцита [384, 385] показали, что этот спектр имеет гораздо более сложную структуру. В указанных работах было дополнительно обнаружено много слабых резких линий и наличие непрерывного фона в некоторых участках спектра. Так, вблизи линии 1086 появляются слабые сателлиты, с частотами 1067, 1072 и 1075 см -, вблизи линии 1436 см обнаружены линии 1399, 1412 и 1418 см- и т. д. [c.420] В работах [382, 384] появление дополнительных линий объясняется на основе теории Рамана динамики кристаллической решетки. Эти линии связываются с рассеянием на дополнительных степенях свободы суперъячейки Рамана. Следует отметить, что появление дополнительных линий может быть объяснено и на основе теории Борна — как результат нарушения закона сохранения квазиимпульса вследствие неоднородностей кристаллической решетки. Мы вернемся к обсуждению этого вопроса на основе теории критических точек в 21. [c.420] Кварц (5102). Экспериментальному исследованию спектров комбинационного рассеяния кварца посвящено большое число работ, благодаря чему изучены не только частоты, но также интенсивности, состояние поляризации и ширины линий [1, 374, 386—392]. [c.420] Применяя методику поляризационных измерений, Д. Ф. Киселев и Л. П. Осипова [389] составили таблицы интенсивностей для линий комбинационного рассеяния а-кварца. Эти измерения, вообще говоря, могут проводиться несколькими методами. 1. Кристалл освещается линейно поляризованным светом, а на пути рассеянного света поочередно устанавливается поляроид с направлением поляризации, параллельным и перпендикулярным щели спектрометра. 2. Кристалл поочередно освещается линейно поляризованным светом с направлением поляризации, параллельным и перпендикулярным направлению наблюдения этот метод осуществляется обычно с использованием трубчатых поляроидов. 3. Кристалл освещается неполяризованным светом, а на пути рассеянного света поочередно устанавливаются поляроиды с направлением поляризации, параллельным и перпендикулярным щели прибора. Каждый из этих методов позволяет по измеренным значениям интенсивности составить таблицу интенсивностей, компоненты которой пропорциональны квадратам компонент тензора рассеяния (методы измерения, расчетов и введения необходимых поправок описаны в работах [389, 393] см. также добавление к книге [44]). Пользуясь таблицей интенсивностей, легко найти абсолютные значения компонент тензора рассеяния. Определение знаков составляющих этого тензора иногда может быть выполнено на основании простых соображений симметрии, но в ряде случаев требует дополнительных расчетов и измерений. [c.422] Вернуться к основной статье