Стоксово рассеяние света

Стоксово рассеяние света 653 Столкновений теория 564 Стронцианит 439 Стронциевый крон 868 Структура, дефекты 861 [c.541]

Рассеяние света без изменения частоты называется классическим или релеевским. Рассеяние света с изменением частоты называется комбинационным, причем рассеяние с частотой с (оз — 0) ) называется стоксовым, а с частотой с т Ыд) — антистоксовым. [c.17]

Пусть среда освещается монохроматическим светом с квантами /lVQ, которые поглощаются молекулами среды, вследствие чего они сами становятся источником рассеянного света той же частоты т. е. будет классическое рассеяние света по Релею. Часть энергии падающих квантов /lVo может расходоваться и на возбуждение колебаний ядер внутри молекулы частоты V, и тогда в рассеянном свете появляются кванты меньшей величины /гvд — Ну. Если квант /lVo поглощается молекулой, в которой колебательный уровень уже был возбужден, то энергия этого возбуждения может добавиться к энергии кванта падающего света, и вследствие этого молекула излучает также кванты /гvo + /гv. В результате этого явления в спектре рассеяния наряду с основными линиями частоты V,, появляются симметрично расположенные по обеим их сторонам линии комбинационного рассеяния Vц+v. Линии спектра, которым соответствуют частоты Vo —V, называются стоксовыми, линии с частотами 0 + V — антистоксовыми. [c.74]

В результате взаимодействия молекулы с квантом падающего света рассеянный свет будет иметь частоту Уо—V , которой в спектре соответствует стоксова линия. [c.171]

Повышения интенсивности рассеянного света можно добиться с помощью достаточно интенсивных световых потоков или мощных лазеров. Качество регистрации рассеянных квантов можно повысить, имея совершенное оптическое и электронное оборудование. Применение лазеров стимулировало развитие этой, уже ставшей классической, области спектроскопии. Лазеры не только повысили чувствительность спектроскопии обычного (спонтанного) комбинационного рассеяния, но и стимулировали развитие новых методов, основанных на вынужденном, например на антистоксовом, комбинационном рассеянии, носящем название когерентного антистоксового рассеяния света (КАРС) или, в частности, резонансного комбинационного рассеяния (РКР). При возрастании интенсивности падающего лазерного излучения становится значительной интенсивность рассеянного стоксового излучения. В этих условиях происходит взаимодействие молекул одновременно с двумя электромагнитными волнами лазерной vл и стоксовой V т = Vл — v , связанных между собой через молекулярные колебания с VI,. Такая связь (энергетическая) между излучением накачки и стоксовой (или антистоксовой) волной может привести к интенсивному поляризованному излучению на комбинационных частотах, другими словами— к вынужденному комбинационному рассеянию. Причем в этих условиях оказывается заметной доля молекул, находящихся в возбужденном колебательном состоянии, и в результате на частотах Гл + VI, возникает интенсивное антистоксово излучение. [c.772]

В некоторых случаях в специальном режиме можно получить ИК-спектры испускания нагретых образцов и/или при использовании охлаждаемых детекторов (см. разд. 9.2.2). КР-спектры формируются при неупругом рассеянии света молекулами (см. рис. 9.2-1). Для возбуждения КР-спектров требуются монохроматичные лазерные источники в видимой или ближней ИК-областях, например, Аг+-лазер (488 нм) или К(1 АС-лазер (1,06 мкм). Комбинационное рассеяние относится к очень слабым эффектам. Только около 10 падаюш,его излучения претерпевает упругое рассеяние. Эта часть излучения формирует рэлеевскую линию, имеющую такую же частоту, что и возбуждающее излучение. Около 10 ° падающего излучения приводит к возбуждению колебательных или вращательных уровней основного электронного состояния молекул. Это является причиной потери энергии падающим излучением и вызывает сдвиг полосы в длинноволновую область по сравнению с рэлеевской линией (стоксов сдвиг). Антистоксовы линии с большей частотой, чем падающее излучение, можно наблюдать, когда рассматриваемые молекулы до взаимодействия с лазерным излучением уже находятся в возбужденных колебательных состояниях (при более высоких температурах) (рис. 9.2-2). При комнатной температуре антистоксовы линии слабее, чем стоксовы. Соотношение интенсивности стоксовых и антистоксовых линий является функцией температуры образца (почему ). [c.167]

В зависимости от того, в каком из двух состояний, Е или Е", молекула находилась первоначально. Как следствие, в рассеянном свете вместе с неизмененной частотой Vo появляются частоты То + АЕ/к и — АЕ/к происходит комбинационное рассеяние. В нижней части рис. 13 приведена схема спектра, где показаны релеевская линия и линии комбинационного рассеяния, возникающие благодаря переходам между уровнями Е" и Е. Комбинационная линия более низкой частоты, чем релеевская, называется стоксовой линией, линия более высокой частоты — антистоксовой. Вообще величины смещений (в см ) линий комбинационного рассеяния от релеевской линии дают разности энергий для молекулы. Согласно теории, в спектре комбинационного рассеяния могут встретиться линии, возникающие благодаря переходам между вращательными, колебательными и электронными уровнями энергии. До настоя- [c.127]

В спектроскопии комбинационного рассеяния образец облучают монохроматическим пучком света с любой удобной длиной волны и ведут наблюдение над светом, рассеянным под прямыми углами к падающему пучку. Если разложить рассеянный свет с помощью призмы или, для более высокого разрешения, решетки, то можно получить спектр, состоящий из отдельных линий. Предположим, что квант, имеющий частоту vo и энергию /lvo, сталкивается с молекулой исследуемого газа. Квант света может быть рассеян с неизмененной частотой, и тогда он порождает часть рэлеевской линии. С другой стороны, падающий квант может вызвать переход в молекуле образца. Пусть, например, это будет колебательный переход из состояния у = О в состояние у = 1. Ассоциированный с этим переходом квант имет частоту, которую мы назовем V , и энергию Ну . Поскольку падающий квант вызвал этот переход, он будет рассеян с понизившейся энергией /г(го — г ). Это значит, что со стороны низких частот от рэлеевской линии будет наблюдаться дополнительная линия со сдвигом частоты, равной V,,. Такая линия называется стоксовой. Если сначала молекула находилась в состоянии и = 1, то в результате столкновения с падающим квантом может произойти переход от о = 1 к и = 0. В этом случае квант будет отброшен с увеличением энергии /l(vo + VD), и линия появится со стороны высоких частот от рэлеевской линии с тем же сдвигом частот. Такая линия называется антистоксовой. В общем случае переход может быть как колебательным, так и вращательным, и в каждом случае линии комбинационного рассеяния будут появляться при частотах о гк, где гк — частота, соответствующая определенному вращательному или колебательному переходу. [c.39]

При взаимодействии невозбужденной молекулы (основное состояние, F = 0) с фотоном она может поглотить этот фотон и перейти на более высокий энергетический уровень, который при комнатной температуре нестабилен (рис. 6-27). Из этого состояния молекула может вернуться в нормальное состояние, испустив фотон, который, очевидно, имеет в этом случае такую же энергию, что и поглощенный фотон. Таков механизм релеевского рассеяния. Кроме этого, молекула может перейти в другое возбужденное состояние (Г=1) с меньшей энергией, при этом она испускает фотон, энергия которого равна энергии поглощенного фотона минус разность энергий, соответствующих уровням У = 1иУ = 0. В этом случае частота рассеянного света оказывается меньше частоты падающего света соответствующую спектральную линию называют стоксовой линией. Наконец, молекула может поглотить фотон, находясь в возбужденном состоянии V =1), перейти в нестабильное состояние с более высокой энергией, а затем перейти в нормальное состояние, испустив фотон. В этом случае энергия испускаемого фотона равна сумме энергии поглощенного фотона и разности энергий, соответствующих уровням У = 1 и У = 0. Соответствующая спектральная линия называется антистоксовой линией. При комнатной температуре большинство молекул находятся в нормальном [c.284]

Согласно этой схеме молекула, взаимодействуя с фотоном монохроматического излучения сначала возбуждается до какого-то неустойчивого, так называемого виртуального, состояния. Затем она может отдавать этот фотон, не обмениваясь с ним энергией, т. е. возвращаясь в исходное состояние,— это релеев-ское рассеяние света. Возможно, однако, заимствование молекулой части энергии фотона, т. е. отдается фотон меньщей энергии, а молекула переходит на более высокий по сравнению с исходным энергетический уровень Е, — это стоксово КР. Если молекула уже находилась в возбужденном состоянии Е, то пр взаимодействии с фотоном она может отдавать часть своей энергии рассеивая фотон большей энергии и переходя на более низкий энергетический уровень Е",— это антистоксово КР. В связи с меньшей заселенностью более высоких уровней в соответствии с тепловым распределением молекул антистоксовых переходов в единицу времени происходит меньше, чем стоксовых, так что интенсив- [c.176]

Отсюда нетрудно найти зависимость интенсивности рассеяния света от температуры и выражение для отношения интенсивности стоксовых и антистоксовых линий при заданной температуре. [c.222]

Рассмотрим с этой точки зрения комбинационное рассеяние света. Пусть падающий фотон возбуждающего излучения характеризуется индексами (ро, о). фонон, участвующий в процессе комбинационного рассеяния, — индексами (р, к) и рассеянный фотон — индексами (р, к ) для стоксова комбинационного рассеяния и (р", к") для антистоксова комбинационного рассеяния. Соответствующие константы в (20.3) имеют вид Qp pp k, к) и Q(vpp" ( о. ). Увеличение со временем числа квазичастиц для рассматриваемых процессов в первом порядке теории возмущений определяется выражениями [c.408]

Нри возникновении этого явления в спектре рассеянного света должна усиливаться только стоксовая часть с максимумом усиления на частоте, соответствующей [c.195]

Таким образом, в спектре рассеянного света наряду с линией длины волны Ло (возбуждающая линия) появится линия большей длины волны Ль так называемая стоксова линия. Эта линия смещена по отношению к возбуждающей линии в красную сторону спектра. [c.276]

Когда видимый монохроматический свет проходит через прозрачную среду, часть его выходит не поглотившись, часть поглощается, а 10 падающего света рассеивается под прямым углом к падающему пучку. Менее 1% рассеянного света имеют другую длину волны — явление, названное эффектом Рамана. Оно обусловлено тем, что возбужденные светом молекулы, потеряв избыточную энергию, не всегда возвращаются на исходный колебательный подуровень, поэтому свет, испускаемый ими, может иметь как меньшую, так и большую длину волны (антистоксовый и стоксовый эффекты). Волновые числа, определяющие отличие рамановских линий от линии возбуждающего света, соответствуют расположению колебательных энергетических подуровней в молекуле и располагаются в инфракрасной области. Регистрируемые этим методом колебания отвечают изменению поляризуемости молекулы, а не дипольного момента. Поэтому рамановские спектры дополняют информацию, полученную с помощью инфракрасной спектроскопии, и также используются для изучения структуры молекул. [c.165]

Интенсивность стоксовых линий значительно больше интенсивности антистоксовых линий. Линии комбинационного рассеяния в рассеянном свете наблюдаться не будут, если при вынужденном колебании диполя элек- [c.17]

Спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) — это раздел оптической спектроскопии, изучающий рассеяние монохроматического света, которое сопровождается изменением его частоты. Комбинационное рассеяние было открыто одновременно и независимо советскими физиками Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом и индийскими физиками В. Раманом и С. Кришнаном. Причина комбинационного рассеяния — неупругое соударение кванта света с молекулой. При этом часть энергии может уйти на возбуждение молекулы, которая перейдет на более высокий уровень. Тогда энергия рассеянного света будет меньше энергии падающего света на величину энергии перехода. В спектре рассеянного света кроме линии падающего света с волновым числом vo появляются линии с волновым числом Vlстоксовы линии). Энергия перехода характеризуется разностью Av,=vo —VI. Если молекула находилась в возбужденном состоянии, то при соударении с квантом света она может отдать ему свою энергию возбуждения и перейти в основное состояние. Тогда энергия рассеянного излучения возрастает и в [c.247]

Спектр КР, как правило, представляет собой колебат. спектр. В области малых значений v, могут проявляться переходы между вращат. уровнями (вращат. спектры КР), реже электронные переходы (электронные спектры КР). Т. обр., частоты рассеянного света являются комбинациями частоты возбуждающего света и колебат. и вращат. частот молекул. При обычной т-ре стоксовы линии значительно интенсивнее антистоксовых, поскольку б. ч. молекул находится в невозбужденном состоянии при повыщении т-ры интенсивность антистоксовых линий растет из-за частичного теплового заселения возбужденных колебат. состояний Е . Интенсивность стоксовых линий КР пропорциональна (Vq — V,) при Vq V3, (у,д-частота электронного перехода), а при Vg -> Узд резко возрастает (резонансное КР). Для каждой конкретной линии КР интенсивность-ф-ция поляризуемости молекул (а), в отличие от ИК поглощения, где интенсивность-ф-ция дипольного момента молекулы (ц). Значение наведенного дипольного момента определяется выражением [c.437]

Спектры резонансного комбинационного рассеяния света в полиине указывают, по мнению автора , на ярко выраженную одномерность цепочек, длина которых составляет 30 20 С = С связей. Раман-спектр природного фафита состоит из одной (стоксовой) линии поглощения при 1570-1580 см . В стеклоуглероде, углях, пироуглероде, саже наблюдаются две линии 1360 и 1580 см , а в напыленном и белом углероде (чаоите) - три 1360, 1580 и 2140 см . Полагают что дополнительная широкая линия в спекфе карбина 2140 см [c.33]

К ОМ бЙ АЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (Рамановская спектроскопия), раздел оптич. спектроскопии, изучающий рассеяние монохроматич. света, к-рое сопровождается изменением его частоты. Комбинац. рассеяние (КР) происходит в результате неупругого соударения фотона с молекулой. При этом часть энергии фотона может уйти на возбуждение молекулы, к-рая переходит ва более высокий колебат. или вращат. уровень. Тогда энергия рассеянного света будет меньше энергии падающего света на величину энергии перехода. В спектре рассеянного света, кроме линии источника с волновым числом Vo, появляются линии с волновыми числами щ < V (стоксовы линии). Энергия перехода характеризуется разностью Д7/ = vo — V/. Если молекула находилась в возбужденном состоянии, то при соударении с фотоном она может отдать ему свок зиер- [c.267]

Одновременно с процессом генерации интенсивных некогерентных внутримолекулярных колебаний возбуждаются когерентные внутримолекулярные колебания, что приводит к возникновению когерент-но1"1 стоксовой компоненты вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) накачивающего импульса Так возбуждаются только самые интенсивные линии комбинационного рассеяния света. Они только и могут быть изучены с полющью методов пикосекундной спектроскопии 1 б0]. Так были исследованы полносимметричные валентные [c.92]

Интенсивность стоксовых линий комбинационного рассеяния света бензола и его монозамещенных при разных температурах [c.350]

Ступенчатое возбуждение гармоник. После первичного акта стоксова комбинационного рассеяния света образуется возбужденная молекула и фотон с уменьшенной частотой йсо 1. Стоксово взаимодействие фотона йсо ] с невозбужденной молекулой дает фотон йю-2, где со-2=(й —2( о —ю-1), т. е. возникает первая гармоника. Эти процессы, повторяясь, дают гармоники все более высокого порядка в стоксовой области. Взаимодействие фотона возбуждающего света йш с возбужденной молекулой дает антистоксов фотон йюь причем молекула переходит в невозбужденное состояние. Взаимодействие антистоксова фотона ЙМ] с возбужденной молекулой дает антистоксову гармонику с частотой ЙС02, где (Ог = (о+2((о — ю-1), и т. д. Конкурирующими процессами являются рассеяние антистоксовых фотонов на невозбужденных молекулах с образованием фотонов с уменьшенной частотой и рассеяние стоксовых фотонов на возбужденных молекулах, в результате чего образуются фотоны с увеличенной частотой. [c.516]

Тот факт, что А/может быть равно 2, эквивалентен результату, полученному на основании классической теории в параграфе 336, согласно которому частота рассеянного света изменяется на величину 2v .. В том случае, когда А/ = 0, рассеянное излучение имеет ту же частоту, что и падающий свет, и, следовательно, в этом случае отсутствует комбинационное смещение линий и линии рассеянного света не отличимы от спектральных линий падающего света или от линий релеевского рассеяния. Комбинационные частоты, которые могут наблюдаться для --молекул, соответствуют переходам Д/=- -2 (стоксовы линии) и Д/=—2 (антистоксовы линии). Вследствие того, что вращательные кванты относительно малы, значительное число уровней энергии будет занято многими молекулами при обычных температурах. Следовательно, можно наблюдать несколько вращательных комбинационных переходов, соответствующих начальным значениям /, равным 0,1, 2.. . и т. д. до 10 и даже более. Р1спользуя уравнение (28.1) для энергии жесткого ротатора [c.248]

В некоторых линиях вынужденного комбинационного рассеяния света имеется интепснвное стоксово крыло, механизм происхождения которого такой же, как и ВРК [49, 50]. Мы также наблюдали это явление нри вынужденном комбинационном рассеянш линии 658 слг 82. [c.195]

При рассеянии света в молекулярной среде возможны два случая. В первом случае световые кванты рассеиваются в неизменном виде (упругое релеевское рассеяние). Это приводит к появлению в спектре рассеянного излучения линии с той же частотой vo (с той же длиной волны Хо), что и падающее излучение (релеевская линия). Во втором случае в результате обмена энергией между квантом падающего излучения и молекулой рассеяние света имеет иную частоту Vft (неупругое рассеяние). Разность соответствует частоте колебаний молекулы. Эта разность положительна (стоксовы линии), если рассеяние света сопровождается повышением запаса колебательной энергии молекулы. В этом случае в результате неупругого рассеяния молекула переходит на один из возбужденных колебателыпз1х уровней (Ей Е2 и т. д., рис. 77). Раз юсть А л может быть и отрицательной, если молекула была возбуждена и находилась иа одном из 1юзбун<депных колебательных уровней (антистоксовы линии). В этом случае реализуется передача колебательной энергии падающему кванту и его энергия, а значит и частота рассеянного света, растет (Л /, <0). Поскольку доля возбужденных молекул по сравнению с певозбужденными мала, интенсивность антистоксовых линий меньше, чем стоксовых. [c.573]

Комбинационное рассеяние света. Эффект комбинационного рассеяния, открытый., независимо друг от друга Раманом, Мандельштамом и Ландсбергом, часто применяется для исследования соединений с ковалентной связью. Сущность эффекта заключается в том, что когда свет достаточной интенсивности проходит через вещество, то часть света рассеивается перпендикулярно направлению исходного луча, содержит и большие и меньшие частоты, чем были в исходном луче при обычном рассеянии света (релеевское рассеяние) частота вообще не изменяется. При комбинационном рассеянии наряду с нормальной частотой в спектре обнаруживаются дополнительные линии — спутники . Те линии, частота которых меньше, чем в исходном колебании, называют стоксовыми линиями, а те, у которых частота больше,— антистоксовыми. Физическая картина этого явления представляет собой взаимодействие падающего кванта света с молекулой вещества (неупругое соударение). При этом или часть энергии кванта поглощается молекулой и рассеивается меньший квант, или, если молекула находится в возбужденном состоянии, падающий квант получает от нее дополнительную энергию и рассеивается больший квант. Молекула, следовательно, может находиться в двух состояниях, отличающихся по запасу энергии на А . В первом случае квант рассеянного излучения должен иметь величину (Яг—АЕ), а во втором — величину (/гг+АЯ). Это соответствует частотам стоксовой линии V—(АЕ/Н) и антистоксовой - - АЕ/Н), причем интенсивность стоксовой линии будет выше, так как большинство молекул находится в основном состоянии, а число возбужденных молекул обычно очень мало. Энергетические уровни в комбинационном рассеянии представляют собой уровн , возникающие вследствие изменения поляризуемости молекулы. Свет, т, е. электромагнитные волны, вызывает поляризацию люлекулы и индуцирует в ней переменный диполь. Между напряженностью Е поля и дипольным моментом .I существует прямая пропорциональная зависимость Е= а х., где а — поляризуе- [c.206]

Когда свет от монохроматического источника (например, ртутной лампы) рассеивается молекулами, в спектре рассеянного света обнаруживается частота со , равная частоте падающего света (так называемое рэлеевское, или классическое рассеяние). При длительной экспозиции в спектре по обе стороны от линии с частотой м° обнаруживаются симметрично расположенные линии, так называемые сателлиты — спутники (рис. 4.6). Сателлиты с частотами (us ° — антистоксовыми. Интенсивность стоксовых сателлитов значительно выше, чем антистоксовых. Интенсивность тех и других в свою очередь во много раз меньше интенсивиости основной, рэлеевской линии с частотой со°. [c.60]

Рассеяние света без изменения ча-Стоты называется классическим или Орелеевским. Рассеяние света с измене- ( нием частоты называется комбинацион- ным, причем рассеяние с частотой (со — сор) называется стоксовым, а с частотой с (со + сОе) — антистоксовым. [c.17]

Когда свет от монохроиатического источника (например, ртутной лампы) рассеивается молекулами, в спектре рассеянного света обнаруживается частота ш , равная частоте падающего света (так называемое рэлеевское, или классическое рассеяние). При длительной экспозиции в спектре по обе стороны от линии с частотой оа обнаруживаются симметрично расположенные линии, так называемые сателлиты — спутники (рис. 22). Сателлиты с частотами < со называют стоксовыми, с частотами а > ю — антистоксовыми. [c.68]

Если облучать монохроматическим светом с волновым числом са молекулу с собственными колебаниями о ,,, то в рассеянном свете будет присутствовать излучение с волновыми числами ( i),j,)i—о)- --f o — фиолетовый спутник, или антистоксовая линия, и (foJi= =ш—(Од — красный спутник, или стоксовая линия. [c.68]

Обычно рассеянный свет имеет более низкую частоту (стоксовы линии), потому что энергия поглотилась молекулой. Но если фотон пзаимо- [c.572]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология