Классическая и квантовая теории поглощения и излучения

Классическая и квантовая теории поглощения и излучения [c.19]

До настоящего момента наше описание ЯМР было целиком классическим. В рамках квантовой теории необходимо принять дискретные энергетические уровни и переходы между ними, обусловленные испусканием или поглощением излучения. Квантованные энергетические уровни возникают как следствие ограничений, налагаемых правилами квантования на момент I количества движения ядра. Эти ограничения имеют две стороны. Во-первых, момент количества движения может принимать одно из возможных значений определяемых уравнением [c.23]

По теории Бора, излучение или поглощение света имеет место при переходе атома или молекулы из одного энергетического состояния в другое, т. е. при переходе электрона с одной орбиты на другую. В этом и состоит отличие квантовой теории от классической, поскольку, согласно последней, электрон должен непрерывно излучать энергию при движении по своей орбите, тогда как по квантовой теории излучение происходит только при переходе электрона с орбиты на орбиту. Частота V излучаемого света связана с энергиями и. 2 обоих состояний атома или молекулы хорошо известным соотношением [c.22]

Планк преодолел эту трудность лишь путем отказа от представлений классической механики. Чтобы упростить задачу, он предположил, что черное тело состоит из гармонических осцилляторов, т. е. маленьких заряженных Частиц, колеблющихся около своих положений равновесия благодаря силам, следующим закону Гука. Согласно классической теории, такие осцилляторы испускают или поглощают излучение, частота которого отвечает их собственной частоте, причем испускание или поглощение происходит непрерывно. Согласно же квантовой теории Планка, это поглощение или [c.9]

Согласно квантовой теории, при взаимодействии излучения частоты V с атомом последний получает энергию Лу и вследствие этого переходит в другое, более богатое энергией промежуточное состояние. Так как это промежуточное состояние не является стационарным состоянием атома (случай резонанса, как и раньще, не принимается во внимание), то атом одновременно с потерей энергии возвращается в стационарное состояние. Если это второе состояние является основным, то вышеприведенный случай представляет собой классическое рассеяние отдаваемая энергия равна временно поглощенной, а испускаемая частота равна г. Если же атом переходит в другое стационарное состояние, то имеются две возможности либо это состояние с меньшей энергией, чем исходное, что возможно, только если атом с самого начала был возбужден, — в этом случае отдается больше энергии, либо атом в результате оказывается в состоянии с большей энергией тогда часть энергии падающего света сохраняется в атоме, а энергия испускаемого света меньше, чем падающего. Частота испускаемого светового кванта, как всегда, выражается отношением к кванту действия /г. При переходе атома из состояния /с -> / (к > /) выделяется больще энергии на величину при переходе из к-> I (к < I) выделяется меньще энергии на величину чем было поглощено. Поскольку поглощенная энергия равна Лг, испускаемая соответственно [c.122]

В 1913 г. Бор предложил теорию строения атома, которая объясняет эти результаты спектральных наблюдений. В теории Бора электроны, движущиеся по орбитам вокруг ядра, рассматриваются на основе классической механики. Однако для объяснения того обстоятельства, что электроны не падают по спирали на ядро. Бор ввел квантовые условия, определяющие допустимые орбиты движения электронов. Далее, Бор постулировал, что переходы электронов с одной орбиты на другую возможны только в том случае, если различие в энергиях электрона компенсируется поглощением или излучением, причем частоту [c.19]

Согласно классической или квантовой теории, частота поглощенного излучения, соответствующая основной, полосе, равна частоте колебания молекулы. С классической точки зрения подобная полоса возникает при поглощении неколеблющейся молекулой энергии такой частоты, с какой молекула может колебаться. В квантовой теории неколеблющиеся молекулы отсутствуют. Каждая молекула обладает колебательной энергией, которая ограничивается величинами (для гармонического осциллятора) [c.14]

Классическая теория при объяснении поглощения инфракрасного излучения исходит из того, что атомы и молекулы газов обладают собственными частотами колебаний, и поглощение имеется всякий раз, когда колеблющаяся система и падающая радиация находятся в резонансе. Квантовая теория объясняет поглощение электромагнитных волн переходами атомов и молекул газа из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией. При этом установлено, что атомы и молекулы могут воспринимать не любое сколь угодно малое количество энергии, а только строго определенные, характерные для данного вещества дискретные порции энергии. Большая часть энергии, поглощаемая газами, переходит в тепло. [c.702]

Соотношения (1.25) — (1.30) относятся к числу наиболее фундаментальных соотношений современной физики, на которых, как показано выше, базируется, в частности, квантовомеханическая теория поглощения и излучения (теории рассеяния мы коснемся ниже в гл. 8). Вообще говоря, строгое рассмотрение вопроса о взаимодействии света с веществом может быть получено в рамках квантовой электродинамики, принимающей во внимание как квантовые свойства молекул, так и квантовые свойства поля. К сожалению, однако, практическая невозможность найти точные решения основных уравнений квантовой оптики и необходимость пользоваться теорией возмущений пока сильно ограничивают область ее применения. Поэтому в подавляющем большинстве современных спектроскопических исследований (как экспериментальных, так и теоретических) в основу рассмотрения кладутся квантовомеханические представления, в которых, как уже отмечалось, свойства атомов и молекул описываются с квантовой, а свойства электромагнитного поля с классической точек зрения. Следует подчеркнуть в связи с этим, что в настоящее время нет известных оптических и спектроскопических фактов [c.19]

При взаимодействии электромагнитного излучения с материей возникает несколько наблюдаемых эффектов, а именно поглощение, рассеяние, преломление света и, когда падающее излучение поляризовано, вращение плоскости поляризации. Все эти эффекты тесно связаны, и их теоретические основы обсуждались в ряде работ. В частности, содержательное рассмотрение теории этих явлений как с классической, так и с квантово-механической точек зрения можно найти в учебнике квантовой химии Кейзмана . [c.140]

Наряду с квантовыми представлениями до сих пор в спектроскопии находит широкое применение классическая теория поглощения й излучения, позволяющая во многих случаях достаточно наглядно и просто описать, а иногда и объяснить изучаемые явления. Напомним, что в указанной теории реальные центры, поглощающие, излучающие и рассеивающие электромагнитную радиацию, моделируются классическим затухающим осциллятором, обладающим зарядом е и массой т. При этом характеристики поглощения получаются в результате рассмотрения вынужденных колебаний осциллятора [c.20]

Изложенные выше классические представления позволяют объяснить и предсказать некоторые явления, наблюдающиеся в молекулярных спектрах. Поэтому они являются полезными и мы ими будем пользоваться. Однако ряд существенных особенностей молекулярных спектров и многие тонкие детали их строения не могут быть объяснены с классической точки зрения. Полная теория испускания, поглощения и рассеяния излучения может быть построена только на основе квантовой механики [c.290]

Вследствие дисперсии поляризуемость молекулы, так же как и ее молекулярная рефракция, увеличивается с увеличением числа электро-, нов i и их собственных частот Vj. Эта классическая теория дисперсии приводила к неразрешимым противоречиям, которые не могли быть разрешены введением ангармонических колебаний электронов. Наоборот, эти противоречия исчезают при применении как классической, так и современной волново-механической квантовой теории. Согласно старой квантовой гипотезе, из всех движений электрона, возможных по классической механике, происходят только такие, для которых величина действия является целым кратным планковского кванта действия h и которые, согласно Бору (N. Bohr, 1913), в противоположность воззрениям классической механики, происходят без изменения энергии, т. е. стационарно. Изменение энергии вследствие взаимодействия излучения с электронами происходит путем поглощения или испускания энергии при переходе электронов в другие стационарные состояния, которым соответствуют энергии Ej, Eg и т. д. В первом случае излучение с частотой V поглощается по уравнению [c.86]

Начало развития такой теории было положено Нильсом Бо- ром. В 1913 г. он предложил первую удовлетворительную мо- дель атома. Одним из существенных новых положений его теории было то, что каждый электрон в атоме (в частности, во-дорода) движется по орбите согласно классическим (ньютонов- ским) законам движения, однако для ограничения числа допустимых орбит были введены некоторые квантовые условия, что привело к дискретным возможным значениям энергии электрона. Излучение или поглощение света соответствовало переходу электрона с одного разрешенного уровня на другой. Мы не будем здесь приводить детали теории Бора, ибо, хотя она и дала почти полное объяснение спектра атома водорода, результаты вычислений для систем более чем с одним эле1строном были лишь качественными. Например, в случае молекулы водорода предполагалось (рис. 1.1), что электроны движутся синхронно, находясь на противоположных концах диаметра круга, расположенного симметрично относительно ядер Л и В. Центробежная сила, действующая на каждый электрон, уравновешивается притяжением к двум ядрам и отталкиванием электронов между собой. Что касается квантовых условий ( фазовых интегралов ), то они были введены, как и в случае одного атома, чтобы отобрать допустимые орбиты и рассчитать соответствующие уровни энергии. [c.17]

В основе математического описания процессов релеевского и комбинационного рассеяния лежит выражение для тензора рассеяния. Соответствующие формулы для тензора рассеяния были получены Крамерсом и Гейзенбергом еще до создания общей квантовой механики. Однако существует также способ вывода этих формул, в котором для описания положения электронов в атомах и молекулах и для вычисления энергии атомов и молекул используется аппарат квантовой механики, а для описания возмущения системы электромагнитным полем — классические выражения. Этот метод в отличие от другого метода, в котором поле излучения описывается квантовомеханически и рассеивающая частица вместе с полем рассматривается как единая система, называется принципом соответствия. В этом методе плотность поля излучения падающего и рассеянного света в теории не фигурирует. Эйнштейн показал, что поглощение и излучение света может быть как спонтанным, так и индуцированным (или стимулированным) и интенсивности процессов поглощения и излучения зависят от плотности поля излучения. Следовательно, для объяснения процессов стимулированного и инверсного комбинационного рассеяния принцип соответствия дает немного, хотя позволяет вычислять индуцированный дипольный момент перехода между двумя квантовыми состояниями рассеивающей частицы, а это в свою очередь дает информацию о пространственном распределении рассеянного света. [c.9]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология