Рассеяние на системе диполей

Рассеяние на системе диполей [c.156]

Теорию рассеяния света разработал Релей (1871—1899). Она применима к системам, содержащим непроводящие частицы (золи диэлектриков) сферической формы с размерами во много раз меньше длины волны падающего света. Предполагается, что под действием электрического поля световой волны в частицах диэлектриков возникают индуцированные диполи, становящиеся новыми источниками излучения. Интенсивность света 81, рассеиваемого частицей, определяется по формуле [c.158]

Наряду с ориентационным и индукционным взаимодействием существует еще один вид взаимодействия, который объясняется перемещением электронов в атоме или в молекуле, вызывающим возникновение мгновенных диполей в молекулах и атомах. С этим связана возможность перевода вешеств, состоящих из неполярных молекул (водород, азот, кислород, метан и др.) и атомов (благородные газы), в конденсированное состояние. При достаточном сближении частиц мгновенный диполь в одной из них, имеющий определенное направление в данный момент, вызывает ответный диполь в соседней частице, что может привести к синхронному полю во всей системе (рис. 34, в). От этого произойдет небольшое уменьшение энергии системы, воспринимаемое как очень слабое взаимодействие. Его количественная характеристика была предложена Ф. Лондоном (1930) на основании теории рассеяния (дисперсии) света. Энергия этого взаимодействия, названного дисперсионным, находится как [c.92]

Теорию светорассеяния развил лорд Рэлей для сферических, не поглощающих свет, непроводящих частиц. При прохождении световой волны переменное во времени электромагнитное поле вызывает их поляризацию. Возникающие диполи с переменными электромагнитными моментами являются источниками излучения света. В однородной среде свет, излучаемый всеми диполями, вследствие интерференции распространяется только в первоначальном направлении (принцип Гюйгенса). Если же в среде имеются неоднородности с другим показателем преломления, например, коллоидные частицы или системы с флуктуациями плотности (обусловленные ассоциатами молекул или отдельными макромолекулами), значение дипольного момента в этих узлах становится иным и диполи испускают нескомпенсированное излучение в форме рассеянного света. Момент индуцированного диполя зависит от поля, т. е. от частоты или длины волны Я. [c.39]

В соответствии с законами электродинамики, осциллирующие молекулярные диполи являются источниками вторичных волн с той же-частотой (О, В однородной среде с поляризуемостью ао интерференция вторичных волн, по принципу Гюйгенса—Френеля, приводит к распространению света только в направлении первичной (падающей) световой волны. В неоднородной среде, содержащей частицы или иные неоднородности (макромолекулы, флуктуационные образования) с поляризуемостью а, отличной от поляризуемости среды ао, не происходит полного гашения световых волн, распространяющихся в направлениях, отличных от направления распространения первичной волны, т. е. обнаруживается дифракция света на неоднородностях среды. В этом и заключается сущность рассеяния света малыми частицами (опалесценции), приводящего, в частности, к возникновению эффекта Тиндаля (правильнее Фарадея—Тиндаля) луч света в дисперсной системе становится видимым. [c.159]

Ряд специфических оптических свойств наблюдается в системах с частицами дисперсной фазы, обладающими анизотропией поляризуемости. При этом ось диполя, наведенного первичной волной в частице, не совпадает с направлением вектора электрической напряженности падающей световой волны. Это приводит к тому, что при освещении системы поляризованным светом дипольные моменты, возникающие в хаотически расположенных частицах, направлены под различными углами к исходному направлению поляризации, и во вторичной световой волне появляются компоненты света с перпендикулярной поляризацией — происходит частичная деполяризация света (рис. VI—9). Возможны и другие причины частичной деполяризации света при рассеянии, детально рассмотренные Кришнаном. [c.167]

Рассмотрим N таких же, как и в разделе 5.2.1, точечных диполей, расположенных в точках г, (i=l,..., ЛО- Когда начальная волна взаимодействует с этой системой, взаимное рассеяние дипольных волн изменяет общее распространение волны. Каждый рассеиватель дает вклад пропорционально своему индуцированному дипольному моменту р . Вводится плотность индуцированных диполей или поляризация Р(г), определяемая как [c.156]

Напряженность электрического поля отражает энергию падающего светового потока. В соответствии с теорией электромагнитного поля интенсивность света (плотность потока энергии) пропорциональна квадрату амплитуды волны, излучаемой электрическим диполем. В свою очередь амплитуда волны пропорциональна квадрату частоты колебаний диполя. Таким образом, интенсивность рассеянного света пропорциональна частоте колебаний диполя в четвертой степени или обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени Я . Отсюда вытекает, что лучи с меньшей длиной волны сильнее рассеиваются. При рассеянии белого света дисперсной системой с мелкими части-цами рассеянный свет оказывается голубым, а проходящий — [c.296]

Если в слое (рнс. 2.5) будет находиться инородное включение, то часть энергии будет рассеиваться на нем и может быть зарегистрирована достаточно чувствительной системой. Для оценки рассеянного включением поля достаточно рассмотреть случай, когда включение представляет собой цилиндр или эллипсоид, большая ось которого параллельна границе раздела сред. Этот случай более сложен, чем случай вертикального расположения большой оси диполя, и теория его исследования наиболее интересна. [c.72]

В предыдущем разделе предметом обсуждения были лишь такие системы, в которых растворенные частицы могли рассматриваться как изолированные диполи, обладающие малыми размерами по сравнению с длиной волны падающего света. Это имеет место для виниловых полимеров со степенью полимеризации меньше 500. Однако чаще размер молекул полимеров сравним с длиной волны в этом случае рассеяние света зависит от форм макромолекул в растворе. На рис. 48 изображена большая молекула полимера на пути светового луча. Рассеянный свет, попадающий на плоскость АВ (нулевой угол), совпадает по фазе с падающим лучом независимо от того, какая часть молекулы полимера является источником вторичного излучения. Однако по мере увеличения б возрастает различие между фазами света, пришедшего от различных частей молекулы в результате интенсивность рассеянного излучения уменьшается вследствие интерференции. Теперь рассеяние уже не симметрично относительно угла 90° (как показано на рис. 47) и / (9) зависит от угла, под которым производится измерение. [c.183]

Вычислим поле рассеянной волны, т. е. волны, излучаемой индуцированным диполем, на расстоянии от рассеивающей системы, большом по сравнению с размерами системы. Согласно общей теории излучения электромагнитных волн (см., например, 6]), электрическое поле Е и магнитное поле Н волны, излучаемой системой с моментом Р, равны [c.17]

В предыдущем разделе мы рассмотрели поле излучения индуцированного диполя. Такие поля важны при исследовании пространственного распределения излучения, рассеянного молекулами, атомами, ионами или другими системами однако при детальном математическом анализе рассеянного излучения, в частности при выводе правил отбора, имеют значения поля и других электрических моментов. Диполь, состоящий из двух электрических зарядов с противоположными знаками на расстоянии d друг от друга, [c.12]

В разд. 1-1 мы рассмотрели поле излучения осциллирующих диполей, которые могут быть как постоянными, так и индуцированными. При рассмотрении процессов рассеяния света молекулами, атомами или другими системами индуцированные моменты приобретают особое значение. Согласно Шредингеру, зависящая от времени волновая функция /) электронов некоторой не- [c.22]

Рассеяние света происходит при взаимодействии электромагнитных волн с электронами рассеивающего вещества. Падающие волны вызывают периодические колебания в системе электронов, испускающих вторичные волны, которые и составляют рассеянное излучение. В него входят также дифрагированная, преломленная и отраженная составляющие, имеющие большое значение при рассеянии света макроскопическими частицами. Существуют два пути рассмотрения явления замена электронов линейным осциллирующим диполем или группой диполей и теория электромагнитного [c.114]

Любая задача дифракции может быть сведена к дифракции на системе диполей, квадруполей и т. д. Особый интерес представляет рассеяние электромагнитных волн от диполя, помещенного в слой диэлектрика, так как одной из проблем радиодефектоскопии является определение наличия инородных включений в стенке кон- тролируемого изделия по деформации поля. [c.71]

Если анизометрические частицы малы и расположены хаотически, то рассеяние света можно использовать для оценки их эффективного размера. В случае больших частиц расчет сильно осложняется ввиду сложности самой теории. Действительные размеры и форма частиц могут быть определены двумя способами путем исследования рассеяния света на ориентированных частицах с последующей обработкой полученных данных с помощью соответствующих уравнений или с использованием явления деполяризации света коллоидными системами, наиболее детально изученного в работах Кришнана (1935—1939 гг.) (с помощью второго способа оценивается анизометричность частиц). Как уже отмечалось, согласно теории Рэлея, свет, рассеянный под углом 90°, полностью поляризован в вертикальной плоскости (в предположении, что направление падающего света и направление наблюдения лежат в горизонтальной плоскости). Однако, если частицы имеют несферическую (анизометрическую) форму, направление индуцированных диполей не будет совпадать с направлением электрического поля, и в свете, [c.28]

Теория светорассеяния была развита лордом Рэлеем для сферических, не поглощающих свет, не проводящих частиц. При прохождении световой волны переменное во времени электромагнитное поле вызывает их поляризацию. Возникающие диполи с переменными электромагнитными моментами являются источниками излучения света. В однородной среде свет, излучаемый всеми диполями, вследствие интерференции распространяется только в первоначальном направлении, согласно принципу Гюйгенса. Если же в среде имеются неоднородности с другим показателем преломления, например, коллоидные частицы или системы с флуктуациями плотности (обусловленные ассоциатами молекул или отдельными макромолекулами), дипольные моменты приобретают в этих узлах иную величину и испускают неском-пенсированное излучение в форме рассеянного света. Момент диполя зависит от частоты, иначе говоря от длины волны X. Таким образом, интенсивность светорассеяния I должна быть функцией показателей преломления дисперсной фазы 1 и дисперсионной среды о, длины волны X, объема частицы V, поскольку поляризация—объемное свойство, а также от частичной V или весовой Сй = vУii. концентрации и, наконец, от интенсивности падающего света Я [c.38]

Закономерности рэлеевского ра<хеяния соблюдаются для частиц с радиусом г, меньшим 0,1- ,05 X. При этом все молекулы, составляющие частицу, поляризуются в одной фазе, и частица в световом потоке может рассматриваться как суммарный осциллирующий диполь. Для частиц, соизмеримых с длиной волны падающего света, поляризация молекул не совпадает по фазе, и возникающий дипольный момент ц не пропорционален объему частицы. В результате интенсивносл-ь рассеянного света и мутность системы при постоянной объемной доле (концентрации) вещества дисперсной фазы перестает линейно нарастать с увеличением объема частиц, и на кривой зависимости т (г) при размере частнц Х/3 возникает максимум (1)ис. У1-4). Однако по отношению к свету, рассеянному в направлениях, близких к направлению проходящего светового потока, осцилляции молекулярных диполей более близки по фазе и асладываются. Наоборот, для света, рассеянного в обратном направлении, осцилляции могут оказаться в противофазе, что приводит к резкому уменьшению интенсивности света, рассеянного в обратном направлении (рис. [c.200]

Степень связи колебаний двух карбонильных фупп зависит от трех факторов 1) от расстояния между группами С=0, 2) от угла между карбонильными группами, 3) от близости значений частот колебаний у (С=0) каждой группы. Из этих трех факторов наиболее существенным является влияние угла между карбональными фуппами. В наибольшей степени к взаимодействию способны копланарные карбонильные связи отклонение от плоской системы приводит к уменьшению расщепления Ду. Чем больше отличаются частоты у (С=0) индивидуальных карбонильных групп, тем меньше взаимодействие. Имеет значение и относительная ориентация карбонильных диполей. Если две группы С=0 лежат в одной плоскости, но ориентированы в противоположных направлениях, то при симметричном колебании не будет происходить изменения дипольного момента. Поэтому в ИК спектре, даже при сильной связи колебаний, будет наблюдаться только одна полоса поглощения карбонильной группы, соответствующая антисимметричному валентному колебанию. Интенсивная полоса, соответствующая симметричному валентному колебанию С=0, будет наблюдаться в спектре комбинационного рассеяния. [c.84]

В системах с открытыми ценя.ми интенсивность полосы симметричных колебаний обычно несколько выше интенсивности второй полосы, но при переходе к циклическим соединениям наблюдаются интересные изменения [21,23,62,209]. Так как группа СООСО в цикле изогнута, изменение дипольного момента при симметричном колебании оказывается уменьшенным. (В предельном случае диполи ориентированы в противоположных направлениях и полосы запрещены в инфракрасном спектре поглощения.) Поэтому циклические ангидриды можно отличать от систем с открытыми цепями вследствие обратного соотношения интенсивностей карбонильных полос.. Можно даже провести различие между пяти- и шестичленными циклами, так как в первых интенсивность высокочастотной полосы еще более понижена, и эта полоса поглощения относительно слабая по сравнению с сильной полосой, обусловленной антисимметричным колебанием. В соответствии с отнесением полос обратная картина наблюдается в спектрах комбинационного рассеяния, в которых высокочастотная полоса циклических ангидридов значительно более интенсивна. [c.141]

Диполь, совершающий колебания с заданной частотой, излучает свет этой же частоты, причем интенсивность излучения пропорщюнальна Из уравнения (8.89) следует, что при облучении колеблющейся молекулы светом частоты v излучается свет с частотами V + v HV — к. Положение полос испускания (относительно положения возбуждающего пика) дает значение колебательной частоты v. Спектральная полоса с частотой, меньшей, чем у возбуждающего света, называется стоксовой, а с большей — антистоксовой. Может показаться парадоксальным, что образец способен испускать фотоны, энергия которых больше, чем у возбуждающих фотонов. Отметим, однако, что спектры комбинационного рассеяния порождаются двухфотонными процессами. Если система поглощает два фотона частоты v и испускает один фотон частоты v — v, а другой — v + v. to суммарное изменение энергии равно нулю [c.120]