Свет световая волна взаимодействие молекулой

Световая волна характеризуется электрическим вектором Е и магнитным вектором Н, которые вместе с вектором скорости распространения волны с образуют взаимно перпендикулярный набор осей. Поглощение света происходит главным образом при взаимодействии электрического вектора с электронами молекулы. На электрон, помещенный в электрическое поле, действует сила, равная еЕ, тогда как в магнитном поле на электрон действует сила, определяемая выражением е х И/с (где Н — напряженность магнитного поля, V — скорость электрона и с — скорость света). Вклад силы, действующей на электрон со стороны магнитного поля, мал, так как о < с. [c.30]

Квантовая природа света выражается в том, что вся энергия, заключенная в кванте света, поглощается молекулой сразу (за время порядка или менее секунд) и без остатка следовательно, поглощение света веществом представляет собой дискретный, а не непрерывный процесс волновая — в том, что поглощение света достигается в результате взаимодействия электронного облака молекулы с электрическим вектором световой волны. Взаимодействие магнитного вектора с молекулой пренебрежимо мало. [c.8]

Земля купается в свете Солнца, и этот свет приносит не только тепло, но и энергию, необходимую всем живым организмам. Из З-Ю" кДж-м 2 световой энергии, ежедневно падающей на Землю. [1, 2], 30 кДж улавливается в процессах фотосинтеза [3]. В верхних слоях стратосферы свет высокоэнергетической части спектра взаимодействует с кислородом, в результате чего образуется защитная оболочка озона. Свет, проникающий сквозь атмосферу, позволяет нам видеть все, что нас окружает, придает предметам разный цвет. Свет управляет цветением растений и прорастанием семян и спор. В биохимических лабораториях свет и другие виды электромагнитного излучения, охватывающие широкий диапазон энергий, используются в экспериментальных целях. Рентгеновские, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, а также ультракороткие волны помогают исследовать молекулы, из которых мы состоим. Свет буквальна пронизывает все стороны жизни человека, при этом исключительно важным является его взаимодействие с биомолекулами. Данная глава написана как краткое введение в предмет в ней, в частности, приведен список источников для дальнейшего чтения. [c.5]

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]

Как поляризация света, так и проявление оптической активности, подобно всем другим явлениям, связанным о прохождением света через вещество, обусловлены взаимодействием светового излучения с веществом, частицы которого тоже являются излучателями волн. Характер распространения света в веществе, как мы уже отмечали, связан о появлением результирующей волны. В явлениях, наблюдающихся в оптике анизотропных веществ, важным является то обстоятельство, что молекулы кристаллов, например, являются анизотропными вибраторами, частоты излучения которых различны в различных направлениях. Оптическая активность связана с неоднородностью электромагнитного поля световой волны в пределах самой молекулы вещества. [c.131]

Оптически активные материалы — это среды, обладающие естественной оптической активностью, т.е. способностью среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через нее оптического излучения (света). Впервые оптическая активность была обнаружено в кварце, а затем в чистых жидкостях, растворах и парах многих веществ. Оптически активные материалы разделяют на правовращающие (положительное вращающие) и левовращающие (отрицательное вращающие). Это условное деление теряет смысл лишь вблизи полос собственного (резонансного) поглощения среды. Некоторые вещества оптически активны лишь в кристаллическом состоянии, так что их оптическая активность — свойство кристалла в целом, а не определяется строением отдельных молекул. Современная теория оптической активности учитывает взаимодействие электрических и магнитных дипольных моментов, наведенных в молекуле полем проходящей волны, а также дисперсию — зависимость показателя преломления среды от длины световой волны. Дпя нормальной оптической активности показатель преломления увеличивается с ростом длины волны. [c.256]

Рассмотрим кратко механизм взаимодействия света с веществом. Под влиянием переменного электрического поля распространяющейся в веществе световой волны электроны совершают вынужденные колебания при этом каждый электрон можно рассматривать как осциллятор, частота которого равна частоте падающего света. Каждый такой осциллятор служит источником вторичных световых волн, взаимодействие которых обусловливает дифракцию и рассеяние света. Если рассеянный свет имеет ту же длину волны, что и падающий, то такое рассеяние называется релеевским. Если же в результате взаимодействия света с молекулами, находящимися в колебательном или вращательном состоянии, происходит изменение длины волны света при рассеянии, то такое рассеяние называется комбинационным. Комбинационное рассеяние на несколько порядков слабее реле-евского и в настоящей книге рассматриваться не будет, [c.147]

Таким образом, чтобы понять, как происходит поглощение света, нужно иметь представление об энергетических уровнях молекул. Необходимым условием поглощения света является не только совпадение энергии кванта с разностью 2 — 1, но и изменение дипольного момента молекулы при переходе последней с одного энергетического уровня на другой. Только в этом случае электрическое поле световой волны будет взаимодействовать с молекулой. Еще одно ограничение, налагаемое на процесс поглощения света, связано с симметрией волновой функции, соответствующей каждому из данных энергетических уровней. Квантовомеханическое рассмотрение показывает, что переходы между одними энергетическими уровнями разрешены, тогда как между другими запрещены. Хотя изложение этих вопросов выходит за рамки данной книги, читатель должен сознавать, что лежащие в их основе квантовомеханические правила отбора являются определяющим фактором поглощения света веществом. [c.8]

В фотохимических реакциях, т. е. в реакциях, идущих под действием света, главным источником активации молекул реагирующих веществ является световая энергия. Естественно, что фотохимически активным может быть только свет, поглощаемый данным веществом. Рассматривая поглощение света как взаимодействие фотонов с молекулами поглощающего вещества и приняв за меру интенсивности света данной длины волны X число соответствующих фотонов Ох, ослабление света в поглощающем слое толщины х можно выразить уравнением [c.303]

Взаимодействие светового излучения с материей не ограничивается явлениями поглощения и отражения. Если атом или молекула поглощают падающую на них световую энергию, то в некоторых случаях наблюдается новое физическое явление. Оно характеризуется тем, что при рассеянии света происходит изменение длины световой волны, чего не было при поглощении и отражении, когда изменялась только интенсивность света (по-разному для разных длин волн). Это происходит вследствие того, что при падении кванта излучения на молекулу исследуемого вещества возможна отдача только части его энергии молекуле, причем возможно также и заимствование энергии у молекул. Вследствие этого энергия рассеянного кванта может быть [c.14]

Было обнаружено, что рассеяние видимого света молекулами частично сопровождается изменением его частоты по сравнению с частотой падающего света. Происхождение этого эффекта основано на взаимодействии квантов света (Л О с молекулой. Его можно сравнить с неупругим столкновением между двумя молекулами, так как часть энергии кванта света поглощается молекулой, порождая атомные колебания, а остаток выделяется в виде световой волны с меньшей энергией, а следовательно, с более низкой частотой. Если же, наоборот, с квантом света взаимодействует молекула, и.меющая колебательный или вращательный уровень выше основного уровня молекулы, то передача энергии, сопровождающая столкновение, происходит в обратном направлении и рассеянный свет будет обладать большей энергией и более высокой частотой. Получаемые таким образом линии называются антистоксовскими линиями. Изменения в частоте, сопровождающие комбинационное рассеяние света любой длины волны, идентичны и называются комбинационными частотами или линиями, обозначаемыми знаком Ду . [c.196]

Объединив уравнения (21) и (22), можно определить искомую величину постоянного дипольного момента молекулы растворенного вещества Ц2- Однако поляризуемость растворенного вещества 2 необходимо определить независимым методом. Эту величину можно вычислить при исследовании взаимодействия света с молекулой. В результате взаимодействия электрического вектора световой волны с электронами молекулы скорость света в данной среде уменьшается. Это взаимодействие состоит только в поляризации электронов электрическим полем очень высокой частоты (10 с ), и так как постоянные диполи вследствие инерции молекул не могут ориентироваться достаточно быстро, то эффект определяется только поляризуемостью. Показатель преломления среды равен отношению скорости света в данной среде к скорости света в вакууме, причем в случае очень высокой, оптической частоты поля [c.84]

Необходимо подчеркнуть, что рассмотренные выше различия между наблюдаемыми спектрами K(v) или и(у) конденсированного вещества и спектрами В у) входящих в его состав молекул не связаны со структурными изменениями, а обусловлены лишь дисперсией эффективного поля световой волны в данной среде, т. е. особенностями взаимодействия молекулы со светом. Поскольку именно спектр В (у) несет в себе прямую информацию о внутренних свойствах [c.97]

Свет является формой электромагнитного излучения, и его поглощение или испускание молекулой вещества обусловлено переходами электронов между двумя различными энергетическими уровнями. Длина световой волны, связанной с переходом от энергии Е к энергии Яг, определяется уравнением Е1 — 2=ЛсД. Это дает возможность использовать спектры поглощения для получения информации о различиях в энергетических уровнях ионов и молекул и, следовательно, для углубления наших знаний, касающихся характера и прочности осуществляющихся в этих случаях химических связей. Поглощение света происходит в результате взаимодействия электрического поля, сопровождающего его, с диполем молекулы в направлении, перпендикулярном направлению света, или с диполем, индуцированным в молекуле электрическим полем. Если изменение поляризации молекулы в этом направлении отсутствует, поглощения или испускания света не происходит. [c.168]

При изложенном выше рассмотрении предполагалось, что длина волны света, взаимодействующего с молекулой, велика по сравнению с размерами молекулы. Далее, мы пренебрегали взаимодействием с магнитным полем световой волны. Это по-существу означает, что мы не учитывали магнитное дипольное и электрическое квадрупольное взаимодействия, рассмотренные с классической точки зрения на стр. 463 и сл. При учете этих эффектов оказывается (см. [5]), что в выражении для вероятности перехода появляются небольшие дополнительные члены. Коэффициент Эйнштейна для спонтанного испускания имеет при этом вид [c.496]

Световые лучи, проходя через анализируемое вещество, частично рассеиваются его молекулами. Предположим, что через анализируемое вещество проходит поток монохроматических лучей (длина волны всех проходящих лучей одинакова) с длиной волны Ко. Энергия ео соответствующего фотона равна ео = /гvo (где vo —частота фотона). При взаимодействии молекулы с проходящим световым потоком энергия проходящего фотона может не меняться, тогда длина волны света после рассеивания не отличается от длины волны до рассеивания (классическое релеевское рассеивание). Но в некоторых случаях при взаимодействии молекулы с проходящим светом молекула может забрать у фотона проходящего света часть его энергии. Тогда энергетический уровень Ео молекулы ПОвысится и молекула перейдет на более высокий энергетический уровень 1. [c.276]

Рассеяние света можно рассматривать как взаимодействие электромагнитного поля с молекулами среды. Под действием электрического поля света молекулы переходят в возбужденное состояние, что сопровождается дополнительным колебанием электронов, которые становятся источником вторичных волн, т. е. излучают электромагнитные волны во всех направлениях. Взаимодействие заряженных частиц молекул с магнитным полем света на несколько порядков слабее, чем с электрическим полем, поэтому взаимодействием с магнитным полем можно пренебречь. Отсюда уменьшение энергии падающего света вследствие рассеяния обусловлено в основном взаимодействием электрического поля световых волн с электронами. [c.127]

Молекулярный параметр, который определяет вероятность перехода (и, следовательно, интенсивность поглощения света), пропорционален Этот интеграл описывает способность света воздействовать на молекулу в состоянии а так, что она приобретает свойства, характерные для состояния Ь. Классическая трактовка взаимодействия света с веществом основана на рассмотрении индуцированных электрическим полем световой волны диполей [c.19]

РИС. 8.3. Схематическое изображение перемешений заряда, происходящих в молекуле под действием света. А. Поглощение за счет взаимодействия молекулы с электрической компонентой световой волны. Б. Поглощение за счет взаимодействия с магнитной компонентой световой волны. В. Оптическая активность. [c.69]

Если атомы или молекулы не стоят на месте и не связаны прочно друг с другом силами взаимодействия, согласованность в излучении света ими нарушается. В какой-то момент полное поле Е может стать равным сумме N полей отдельных волн, когда их фазы примут подходящие значения. Но, поскольку фазы быстро изменяются со временем, синхронность волн быстро исчезнет. Если синхронность пропадает много раз за время реакции наблюдателя, то он воспринимает рассеянные световые волны совершенно независимо и просто суммирует интенсивности отдельных волн. В случае N волн общая интенсивность только в N раз больше интенсивности отдельной волны. Часто по этой причине рассеянный свет и оказывается слабым. [c.36]

Возникает вопрос, дают ли оба эти явления одну и ту же информацию о структуре исследуемого соединения. Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим простой случай взаимодействия луча естественного света с веществом, имеющим полосу поглощения при длине волны Ямакс- Когда молекула находится в световом потоке, происходит взаимодействие, по крайней мере в видимой и ближней ультрафиолетовой областях спектра, вследствие чего электроны молекулы приводятся в движение электрическим полем излучения. [c.25]

До сих пор поляризуемость молекулы просто рассматривалась как величина, характеризующая молекулу в целом. Эта величина получается из преломления света и дисперсии и поэтому, как и они, определяется собственными частотами и вероятностями перехода (стр. 118). Однако теория преломления света и дисперсии, связывающая все эти величины между собой, не исчерпывает всех видов взаимодействия между излучением и материей, что объясняется тем, что вышеприведенные явления не единственные, которые наблюдаются при прохождении света через материю. А именно оказывается, что не вся поступающая световая энергия сосредоточена в преломленном прямолинейно распространяющемся световом луче часть ее падает на долю диффузно-рассеянного света, который распространяется во всех направлениях. Если падающий луч представляет собой плоскополяризованную волну, то преломленный свет остается полностью поляризованным напротив, рассеянный свет оказывается частично деполяризованным. [c.135]

С экспериментальной точки зрения, наибольший интерес представляет изучение взаимодействия молекулярных и атомных систем с видимым и ультрафиолетовым светом, длина волны которого м. Так как размер молекул составляет 10 1"м, в пределах системы фаза электрической волны 2лх1к существенно не меняется. Если брать начало координат в центре системы, величиной 2пх1Х можно пренебречь. Тогда вектор напряженности электрического поля световой волны г (/) = Ео соз oзt. [c.145]

Элементарное рассмотрение свойств света показывает, что полная молярная поляризуе.мость P ,i может быть обусловлена только взаимодействием между электронами молекул и быстро осциллирующим электромагнитным полем видимого света с частотой порядка Ю - с (см. рис. 9.2). За такими быстрыми осцилляцпя.чп не могут успеть ни вращения постоянных диполей, происходящие с частотой порядка 10 °с , ни колебания ядерного скелета молекул, имеющие частоту порядка Ю с . Поэтому в уравнении е = коэффициент преломления п может быть выражен через отношение скорости света с в вакууме к скорост, света Св в веществе, п = с1сз. Уменьшение скорости света в веществе происходит вследствие взаимодействия между колебаниями электромагнитного поля световой волны и связанными электронами молекул. Чем менее прочно связаны электроны в молекулах, тем сильнее это взаимодей--ствие и тем больше коэффициент преломления п и диэлектрическая проницаемость вещества. [c.470]

При взаимодействии молекулы светопоглощающего вещества со световым излучением энергетические состояния электронов в молекуле изменяются. Молекула поглощает часть падающего излуче1шя, и поглощенная энергия расходуется для перехода электронов из одного из основных состояний в состояние с более высокой энергией. Так как различные электроны в молекуле комплексного соединения обладают неодинаковыми энергиями в основном состоянии, то они возбуждаются излучением разных длин волн, поэтому все светопоглощающие соединения характеризуются избирательным поглощением света. Зависимость интенсивности поглощаемого света от длины волны и характеризует электронный спектр поглощения рассматриваемой молекулы. [c.40]

В методе ОАИКС измеряется поглощение инфракрасного излучения, связанного с возбувдением поверхностных колебаний адсорбата после отражения от плоской поверхности подложки, например металла. Когда частота света совпадает с собственной частотой дипольно активного осциллятора — молекулы или кластера на поверхности, у поля излучения отбирается энергия. Эта энергия переходит в тепло в результате ангармонического взаимодействия осциллятора с системой. Взаимодействие между излучением и колеблющимся диполем осуществляется через электрическое поле света, действующего на эффективный заряд осциллирующего адсорбата. Длина световой волны велика по сравнению с межатомным расстоянием, так что соседние диполи будут возбуждаться практически синфазно. Для решетки поверхностного адсорбата это соответствует тому, что волновой вектор кц поверхностной волны мал (кц — составляющая волнового вектора, параллельная поверхности). Можно выразить кц через волновой вектор падающего света кь и угол падения вi по отношению к нормали в виде [c.87]

Нерасходимость луча лазера существенным образом повышает разрешение индикатрисс рэлеевского рассеяния, что позволяет получить более точную информацию о размерах (молекулярных массах) и форме макромолекул и их комплексов. С помощью рэлеевского рассеяния лазерного света удалось, например, определить тонкие детали строения вируса табачной мозаики. Рамановское (комбинационное) рассеяние, связанное с изменением длины световой волны благодаря сложению или вычитанию частот колебаний электромагнитного излучения и молекулы, с успехом применяется для выяснения структурной организации молекул (белки, нуклеиновые кислоты, липиды и т. д.), межмолекулярных взаимодействий и их динамики. [c.364]

Чтобы объяснить результаты спектроскопических измерений, необходимо рассмотреть задачу о взаимодействии света с молекулой. Для простоты мы ограничимся рассмотрением только электрической составляющей световой волны, хотя при более строгом описании необходимо учитывать воздействие и магнитного поля. Свет представляет собой поперечную волну, совершающую периодические колебания во времени и в пространстве Типичный хромофор (химическая группа, взаимодействующая со световой волной) мал (= 10 А) по сравнению с длиной волны (= 3000 А). Таким образом, различиями в параметрах электрического поля световой волны, палаюшей на разные точки молекулы, можно пренебречь. Уравнение для напряженности электрического поля, действующего на молекулу, имеет вид [c.16]

Дисперсия оптического вращения (ДОВ) и круговой дихроизм (КД). Методы ДОВ и КД представляют собой два различных способа изучения одного и того же явления — взаимодействия монохроматического линейно поляризованного света с оптически активными молекулами. При использовании метода ДОВ изучается зависимость величины угла поворота плоскости поляризации световой волны поляризованного излучения в диапазоне от 180 до 240 нм., В основе метода КД лежит различная способность оптически активных молекул поглощать право- и левополяризованный свет. Зависимость параметра эллиптичности (пропорционального разности между поглощением образцом право- и лёвополяризованного света )от длины волны называется спектром КД. Его, как правило, также получают в диапазоне длин волн от 180 до 240 нм. [c.122]

Лебедев [3], рассматривая вопрос о пондеромоторном действии волн на резонаторы, писал В исследовании Герца, в интерпретации световых колебаний как электромагнитных процессов, скрыта еще и другая, до сих пор не затронутая задача — задача об источниках лучеиспускания, о тех процессах, которые совершаются в молекулярном вибраторе в то время, когда он отдает световую энергию в окружающее пространство такая задача ведет нас, с одной стороны, в область спектрального анализа, а с другой стороны, как бы совершенно неожиданно, приводит к одному из наиболее сложных вопросов современной физики — к учению о молекулярных силах. Последнее обстоятельство вытекает из следующих соображений становясь на точку зрения электромагнитной теории света, мы должны утверждать, что между двумя лучеиспускающими молекулами, как между двумя вибраторами, в которых возбуждены электромагнитные колебания, существуют пондермоторные силы они обусловлены электродинамическими взаимодействиями переменных [c.59]

Законы излучения чёрного тела. Под излучением мы будем понимать в этой главе, с одной стороны, процесс испускания различными телами электромагнитных волн, с другой, — явление распространения этих волн в среде. Во втором случае мы будем применять наравне со словом излучение также слово радиация, особенно, когда применение термина излучение к обоим процессам могло бы повредить ясности изложетптя. Весь ко мплекс явлений, сопровождающих электромагнитное излучение, заставляет рассматривать это явление, с одной стороны, как распространение электромагнитных волн, с другой стороны, как распространение особых частиц — световых квантов или фотонов. В этих элементарных частицах как бы сосредоточена вся энергия излучения в строго определённых количествах, или квантах. Каждый фотон всегда несёт с собой энергию, равную /гм, где V — частота колебаний в соответствующей электромагнитной волне, а /г — постоянная Планка, имеющая размерность действия (т. е. произведеция энергии на время) и равная 6,54 10 + + 0,5% эрг сек ). При взаимодействии с атомами и молекулами или электронами фотоны либо целиком поглощаются с переходом энергий излучения в другие виды энергии (поглощение света твёрдыми телами, фотононизация газов в объёме, внещний фотоэффект и т. д.), либо отдают лишь часть своей энергии, продолжая двигаться всё с той же скоростью света (эффект Комптона, комбинационное рассеяние света). В этом случае изменяется лищь частота V соответствующих фотону электромагнитных волн. Импульс фотона равен . [c.313]

Действие электронодонорных и электронофильных заместителей на соединения с сопряженными двойными связями не исчерпывается сдвигом поглощения в область более длинных волн (г. е. углублением окраски, если поглощение происходит в видимой части спектра). Как уже указывалось (см. 3), длина волны поглощаемого света — чрезвычайно важная, но не единственная характеристика взаимодействия света с веществом. Давая представление о величине фотона, способного перевести молекулу из основного состояния в возбужденное, она оставляет в стороне волрос об интенсивности поглощения, т. е. о долг фотонов одинаковой величины, поглощаемых телом из светового потока. Очевидно, чго если эта доля мал,1, то окраска тела будет слабой с увеличением доли поглощенных фотонов будет увеличиваться интенсивность окраски. [c.42]

Определение молекулярного веса оптическим методом основано на изучении рассеяния света растворами высокомолекулярных соединений. Этот метод позволяет определять степень взаимодействия с растворителем, форму молекул в растворе и степень полидисперсности. Метод основан на том, что световые лучи, проходя через раствор, вызывают появление свечения с неизменной длиной волны в направлениях, отличающихся от направления первичного пучка. Интенсивность свечения растет с повышением концентрации и размеров растворенных частиц. Причиной рассеяния света средой является ее неоднородность, возникающая вследствие непрерывных небольших отклонений концентрации, вызывающих отклонения показателя нреломления от его среднего значения (флуктуации). [c.33]

Интенсивность поглощения света и появление того или иного цвета у вещества зависит в основном от той легкости, с которой происходит смещение я-электронов при взаимодействии со световыми квантами. Легкость увеличивается, если у моле1<улы еще в нормальном невозбужденном состоянии имеется некоторое смещение электронов от одних атомов к другим. Иначе говоря, уже имеется некоторая поляризация молекулы. Вследствие этого уменьшается разность уровней энергии между основным и возбужденным состояниями. Энергия, потребная для возбуждения, становится меньше. Облегчение перехода молекулы в возбужденное состояние обусловливает избирательное поглощение квантов световой энергии с длинами волн уже в интервале видимого участка спектра. [c.86]

До сих пор обсуждалось рассеяние света, не сопровождаемое изменением длины волны. Но ведь она иной раз и меняется. Напомню столкновение любого светового кванта с мааекулой сопровождается кратковременным виртуальным взаимодействием. После него квант отлетает, а молекула возвращается, как правило, на свой исходный нулевой энергетический уровень. Есть, однако, некоторая вероятность, что она вернется не на нулевой, а на один из колебательно возбужденных подуровней, похитив нужную для этого толику энергии у того самого, вроде бы безразличного ей кванта. [c.127]