Наблюдение естественной ширины линий

Таким образом возникает возможность наблюдения ядерной гамма-резонансной флуоресценции на линиях естественной ширины — эффект Мессбауэра (рис. 1.8). Вероятность излучения или поглощения гамма-квантов в твердых телах без возбуждения фононов (вероятность эффекта Мессбауэра) принято обозначать через f или / соответственно. В тех случаях, когда эти процессы реализуются, контуры линий излучения и поглощения с естественными ширинами Г полностью перекрываются (поскольку //А, 1 и Eq = Si), и резонансная флуоресценция проявляется наиболее ярко [см. формулу (1.6) при х = = 0]. Если по каким-либо причинам энергия ядерного перехода в источнике излучения (а следовательно, и энергия гамма-кванта) отличается от энергии перехода ядра в поглотителе на величину х, много большую 2Г, то резонансное поглощение становится исчезающе малым [см. формулу (1.6) при х Э 2Г]. [c.22]

Характеристическое поглощение или излучение атомов, соответствующее переходам атомов из одного состояния в другое, по ряду причин не является строго монохроматическим, а характеризуется некоторым распределением коэффициента поглощения или интенсивности излучения относительно центральной частоты этого перехода (рис. 3.33). Основными параметрами такого распределения служат или I в центре линии и ширина линии на половине ее высоты Ау. Основными факторами уши-рения спектральных линий являются конечное время жизни возбужденных состояний атомов (естественное уширение), тепловое движение атомов относительно оси наблюдения (э ф -фект Допплера), столкновения атомов между собой и с посторонними частицами (эффект Лорентца) и ряд других эффектов. [c.139]

Интересный пример предиссоциации двухатомных свободных радикалов — предиссоциация радикала А1Н. На рис. 104, а приведена микрофотограмма полосы спектра испускания А1Н видно, что все три ветви внезапно обрываются при одном и том же значении J верхнего состояния. Что такой обрыв вызван предиссоциацией, подтверждается наблюдением той же самой полосы в спектре поглощения (рис. 104, б) заметно, что линии с высокими значениями J уширены. Важно учесть, что ослабление линий испускания является значительно более чувствительным признаком предиссоциации, чем уширение. Чтобы произошло заметное уширение, ширина линии должна стать больше 0,1 см , что в 100 раз превышает естественную ширину линии. Это означает, что вероятность безызлучательного перехода у должна быть в 100 раз больше вероятности перехода (3 с излучением. Уменьшение же интенсивности линии на 50% произойдет при у = . По этой причине в полосе поглощения радикала А1Н (рис. 104, б) уширение линий наблюдается только при несколько более высоких значениях чем те, при которых происходит обрыв ветвей в спектре испускания. Другим примером может служить предиссоциация радикала СН (см. фотографию полосы на рис. 49). [c.182]

Возможность разрешения сверхтонкой структуры спектров ЭПР, а во многих случаях и возможность самого наблюдения резонансного поглощения определяется шириной линий ЭПР. Как и для других типов резонансного поглощения, имеющих квантовую природу, естественная ширина линии ЭПР определяется размытостью возбужденного уровня, неопределенностью его энергии, связанной со средним временем нахождения частицы на этом уровне соотношением Гайзенберга. [c.22]

Наблюдение естественной ширины линий [c.568]

Оценка разрешающей способности. Методы измерения разрешающей способности решеток сводятся к определению разности длин волн двух близко расположенных спектральных линий приблизительно равной интенсивности, находящихся на преде.те разрешения. Чаще всего разрешающую способность оценивают по наблюдениям сверхтонкой структуры спектральных линий кадмия и ртути, некоторых групп линий спектра железа или полос поглощения паров иода, а также по расщеплению спектральных линий в магнитном поле. Однако выбор линий, пригодных для этих целей, очень ограничен, а процедура измерения при высоких разрешениях достаточно сложна. На точность измерений этими методами влияют не только ошибки решетки, но и аберрации оптической системы спектрографа, а также естественная ширина контура линии. Кроме того, с ростом фокусного расстояния спектрографа возрастает влияние колебаний воздуха и отдельных элементов системы, что создает дополните.льные трудности при наблюдениях и снижает их точность. При наиболее благоприятных условиях измерений относительная ошибка определения разрешающей способности составляет 5—10%, что в некоторых случаях недостаточно для характеристики решетки по этому параметру. Поэтому непосредственные наблюдения спектральных лгг-ний дополняются исследованиями формы фронта дифрагированной волны теневым и интерференционным методами, которые взаимно дополняют друг друга. [c.54]

Дополнительные методики. Имеется также несколько других интенсивно развивающихся областей применения спектроскопии ЯМР С в органической химии, интерес к которым возник сравнительно недавно. Показаны большие потенциальные возможности спектроскопии углерода для изучения химически индуцированной динамической поляризации ядер ХПЯ [22]. Начаты исследования спектров ЯМР С в нематической жидкокристаллической фазе [23]. В работе [24] сообщено о наблюдении отдельных сигналов ароматических и алифатических атомов углерода в твердых образцах антрацита и адамантана. В настоящее время развивается импульсная техника [25], позволяющая получать спектры С при полном подавлении спин-спинового взаимодействия с протонами и высокой чувствительности (с шириной линии 5—10 Гц) непосредственно в твердом теле. Этот метод (ядерная индукция в твердом теле с усилением за счет резонанса протонов) в принципе применим к любому ядру с низким гиромагнитным отношением и малым естественным содержанием в присутствии других ядер с большим гиромагнитным отношением, таких, как протоны. Резонансные сигналы метильных групп свободного и связанного диметилсульфоксида в водных растворах А1С1з в ДМСО показали, что спектры ЯМР 1 С могут стать очень важным методом изучения сольватных оболочек органических соединений [26. [c.251]

С помощью различных методов можно устранить доплеров-ское уширение линий и наблюдать естественные ширины линий. В большинстве стандартных методов создается молекулярный пучок атомов или молекул, в котором векторы скорости всех компонентов имеют одинаковые направления. Наблюдение спектра поглощения перпендикулярно этому направлению дает естественную ширину линии при истинной энергии перехода. Этот метод привлек значительное внимание в атомной и молекулярной спектроскопии, но поскольку он не нуждается в применении лазеров, то мы не будем здесь его рассматривать. [c.568]

Поэтому резонансное поглощение на линиях естественной ширины должно было бы практически полностью отсутствовать. Ликвидация отдачи, а следовательно, и возможность наблюдения ядерной гамма-резонансной флуоресценции связаны с взаимодействием ядер в твердых телах. Спектр колебаний атомов в твердом теле (фононный спектр) можно при этом описать на основе картины набора осцилляторов в потенциальных ямах с характеристическими частотами, кратными некоторой частоте (Оа. Переход осциллятора с более высоких уровней на более низкие сопровождается поглощением фононов, т. е. исчезновением их из колебательного спектра кристалла. Противоположный процесс связан с возбуждением (испусканием) фононов, т. е. с появлением их в колебательном спектре. Число фононов данного сорта определяется как строением кристалла, так и его температурой. При предельно низких температурах (Т = 0) в решетке твердого тела происходят лишь нулевые колебания со спектром характеристических частот, который зависит от строения кристалла и может быть охарактеризован некоторой средней энергией колебаний йшср [14]. Пока энергия отдачи ядра при излучении или поглощении гамма-квантов меньше энергии связей атомов в кристаллах (исчисляющейся электронвольтами), разрыва этих связей не происходит. В этом случае все возбуждения, связанные с импульсом отдачи, который неизбежно приобретается ядром при излучении или поглощении гамма-кванта, становятся коллективными. Все осцилляторы остаются в своих потенциальных ямах. Они могут лишь переходить при этом с одного энергетического уровня на другой. Поэтому передачи импульса отдельным осцилляторам не происходит импульс отдачи воспринимается всей решеткой как целым. Однако часть энергии ядерного перехода может передаваться осцилляторам, т. е. расходоваться на возбуждение фононов . Таким образом, разрывается характерная для гамма-перехода в свободном ядре однозначная связь энергии и импульса отдачи. Лишь в том частном случае, когда возбуждения фононов не происходит, т. е. все осцилляторы остаются на тех же энергетических уровнях, подобная однозначная связь восстанавливается — и энергия и импульс делятся теперь между гамма-квантом и кристаллом как целым. Импульс отдачи свободного ядра mv практически равен импульсу отдачи кристалла MV М — масса всего кристалла), но это значит, что энергия отдачи кристалла MV I2 в М1т раз меньше энергии отдачи одиночного свободного ядра, т. е. энергия отдачи 7 криот становится ничтожно малой, гораздо меньше естественной ширины линии Г. В спектрах излучения и поглощения появляются линии, не смещенные по энергии благодаря отсутствию отдачи. Именно эти линии оказываются к тому же неуширен-ными вследствие когерентности электромагнитных волн и интерференционных явлений при 7 = 0. Или иначе для кристалла как целого выполняются и столь жесткие условия, как /Икрист <С г (ШТ) (или / крист < г (Г/е), где е — энергия нулевых колебаний, а поэтому всегда D = < Г). [c.22]

А, т. е. очень мала. В видимой части спектра она лежит за пределами экспериментальных возможностей ее наблюдения. Это не означает, что контур естественного расширения линий вообще не доступен экспериментальному изучению, однако в случае естественного контура приходится вести наблюдения при V — Vo, значительно больших, чем 7/4тг, т. е. в областях, далеких от места расположения максимума (на крыльях контура, см. 89). Кроме того, как будет указано ниже, в действительности существуют спектральные линии, естественная ширина которых значительно превышает величину, даваемую формулой (126). [c.479]

Все линии ЯМР имеют свою собственную естественную ширину, определяемую релаксационными процессами. Однако при наблюдении ядер со спином 1/2 в веществах с низкой молекулярной массой в невязких растворителях вклад естественной ширины линии в большинстве случаев пренебрежимо мал. Например, естественная ширина линии ядра С может составлять 0,02 Гц и менее, в то время как обычно наблюдаемая величина как мшгамум в 10 раз больше. Таким образом, отклонения от идеальной формы объясняются разнообразными аппаратурными дефектами. Существуют три основных источника этих дефектов постоянное магнитное поле, датчик и сам образец. [c.67]

Серьезным недостатком спектроскопии насыщения является то, что в процессе поглощения участвует очень малая доля пробы (например, те атомы, которые движутся перпендикулярно лучам лазеров) и только часть из них участвует в насыщающем взаимодействии. Разработанный недавно метод двухфотонного поглощения не имеет этого недостатка [78—82]. Хотя вероятности двухфотонного поглощения низки, высокая спектральная мощность лазерных источников позволяет довольно легко детектировать этот процесс. Если два фотона, участвующие в процессе поглощения, соответствуют одной и той же длине волны и движутся в противоположных направлениях, то вклады доплеровского уширения первого порядка гасятся у каждого молекулярного (атомного) центра и наблюдаются естественные щирины линий. В отличие от рассмотренного выще случая однофотонной спектроскопии насыщения все ато.мы или молекулы в лазерном пучке могут участвовать в процессе поглощения, и поэтому сигналы могут быть достаточно сильными. Установка для наблюдения двухфотонных, свободных от доплеровского уширения переходов достаточно проста и изображена на рис. 8.19. Вклады от двух фотонов, движущихся в одном и том же направленип, малы, поскольку сечения ушпрены за счет доплеровского эффекта. Очень узкие естественные ширины линий ( 50 МГц), наблюдаемые ири двухфотонных поглощениях, дают возможность проводить детальный анализ даже изотопов (см. ниже) или ядерных изомеров и могут быть селективно модулированы посредством слабых полей [83] (рис. 8.20). [c.572]

Метод пересечения уровней применим для вырожденных подуровней Зеемана илн Штарка, которые расщепляются внешним магнитным или электрическим полем (пересечение уровней в нулевом поле или эффект Ханле [207]), либо для близко расположенных уровней сверхтонкой структуры, которые по-разному сдвигаются внешним полем (рис. 5.15) и, следовател но, могут пересекаться прн определенных значениях по (пересечение уровней в сильном поле) [208]. Наблюдение пг ляризации флуоресценции в выбранном направлении как фун ции внешнего поля дает сигнал пересечения уровней в обль сти значений поля, при которо.м происходит пересечение урог ней. Полуширина этого сигнала соответствует сумме естествен ных ширин уровней. Поскольку ширина линии, свободная от доплеровского уширения, получается при широкополосном возбуждении, в качестве источников накачки пригодны многомодовые лазеры. [c.298]

Г/бо = 10 -ь 10 . Впервые оказалось возможным изучение сверхтонкой структуры ядерных уровней, а также влияния электрических, магнитных и гравитационных полей на энергию гамма-квантов. Несмещенная и неуширенная мессбауэровская резонансная линия стала тем инструментом, на основании которого возникла гамма-резонансная спектроскопия. Интересно отметить, что уже после того, как были сделаны классические опыты Мессбауэра, оказалось, что теоретически его открытие не является неожиданным. Так, например, еще в 1938 г. Лемб [12] разработал теорию поглощения медленных нейтронов в кристаллах и показал, что при определенных условиях здесь может наблюдаться линия поглощения естественной ширины. Более того, широко применяемая дифракция рентгеновских лучей на кристаллах ярко проявляется именно потому, что отсутствует уширение, обусловленное эффектом Допплера. В многочисленных наблюдениях дифракционных пиков было видно лишь изменение их амплитуды в зависимости от температуры, но никогда не наблю-Наконец, в 1952 г. Дике [13] в работе, посвя-столкновения атомов в газах на допплеров- [c.20]

Первое и до настоящего времени единственное сообщение об экспериментальном наблюдении линий 1 10у с естественной шириной в спектре в ВугОз при Та = 500° было сделано Скляревским и др. [142]. При этой температуре, вероятно, происходит компенса- [c.384]

Размеры плановых деформаций русла, приводящие к его коренной перестройке, имеют порядок нескольких его ширин. По данным многочисленных наблюдений Дж. Хоука [172], скорость плановых деформаций естественных водотоков в среднем близка к 1 м/год. Таким образом, характерный временной период русловых переформирований, приводящих к качественной перестройке русла, измеряется столетиями и в среднем примерно в 500 раз больше временного периода на структурном уровне мезоформ. Очевидно, что русловые переформирования на уровне макроформ, приводящие к весьма медленным изменениям береговой линии, будут подвергаться антропогенным влияниям и только в тех случаях, когда антропогенное воздействие на режим водотока проявляется в течение десятилетий. Ход русловых переформирований на данном структурном уровне вследствие этого может быть изменен и эти изменения должны быть учтены в долговременных инженерных прогнозах. [c.169]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология