Интенсивность излучения дипольного электрического

Переходы между различными электронными состояниями могут сопровождаться спонтанным, т. е. самопроизвольным или вынужденным (при воздействии излучения), испусканием и всегда вынужденным поглощением электромагнитного излучения. Наиболее важными являются электрические дипольные переходы, сопровождающиеся изменением электрического дипольного момента. Интенсивность в спектрах испускания и поглощения связана с вероятностью соответствующих переходов. Число фотонов Z, испущенных или поглощенных за единицу времени, пропорционально числу молекул N на уровне, с которого совершается переход. При спонтанном испускании (переход с п-го на т-й уровень) [c.313]

Ag(r) = Agg. Если учесть следующие члены разложения А по степеням х, у, z, то появляются матричные элементы квадрупольного и более высоких электрических моментов, которые становятся определяющими в случаях, когда матричный элемент дипольного момента по тем или иным причинам обращается в нуль. Не были учтены и члены, пропорциональные квадрату векторного потенциала, а эти члены, очевидно, должны становиться значимыми тогда, когда интенсивность излучения велика, например, когда рассматривается мощное лазерное излучение. В этих ситуациях играют заметную или даже доминирующую роль нелинейные по напряженности поля члены, появляющиеся в матричных элементах, содержащих А . [c.173]

Спектры ИК-поглощения алмазов имеют в области 1600— 5000 см ряд полос поглощения, интенсивность и форма которых одинаковы для кристаллов всех типов. В спектрах кристаллов типа Ив эти полосы искажены наложением полос поглощения при 2465 и 2810 см . Интенсивность поглощения алмазов в отмеченной области заметно зависит от температуры. Несмотря на отсутствие проявления однофононного поглощения в спектрах бездефектных кристаллов алмаза, возможно взаимодействие электромагнитного излучения одновременно с двумя (и более) фононами. При этом один из взаимодействующих фононов индицирует изменение эффективного заряда, который смещается под действием второго фонона и создает электрический дипольный момент, обеспечивающий поглощение в районе 1600—5000 см . Следовательно, наблюдаемые полосы поглощения соответствуют колебательным переходам с участием нескольких фононов алмазной решетки. [c.415]

Наиболее интенсивные линии спектра связаны с изменением дипольного момента под действием электрической компоненты излучения (дипольное поглощение или излучение). Переходы, связанные с изменением квадрупольного момента под действием электрического поля и дипольного момента под действием магнитного поля (квадрупольное и магнитное дипольное излучение или поглощение), имеют на шесть порядков более низкую интенсивность. Для свободных атомов и ионов наиболее строгим правилом отбора является правило Лапорта-. в дипольном излучении разрешены переходы между уровнями различной четности, а в квадру-польном и магнитном — между уровнями одинаковой четности. [c.226]

Мы рассмотрели, каким образом некоторые с1— -пе-реходы разрешены для дипольного магнитного излучения и как (хотя эти переходы запрещены по четности) получают в действительности дипольную электрическую интенсивность в результате электронно-колебательного взаимодействия и низкосимметричных молекулярных полей. Чтобы понять происхождение оптической активности в этих переходах, необходимо знать факторы, которые управляют величиной вкладов дипольных моментов во вращательные силы, и особенно факторы, управляющие знаком вращательной силы. [c.221]

Инфракрасное (ИК) излучение вызывает переходы между колебательными и вращательными уровнями, поэтому инфракрасные спектры молекул являются результатом энергетических переходов внутри вращательных и колебательных уровней электронного состояния молекул. Каждый колебательный переход фиксируется в виде полосы с максимумом. Двухатомная молекула имеет определенное распределение электрического заряда вдоль связи между атомами. В результате валентного колебания изменяется распределение электрического заряда. Если при этом происходит изменение ее дипольного момента, то колебания молекул приводят к поглощению. Интенсивность И К полос поглощения прямо пропорциональна первой производной дипольного момента по междуядерному расстоянию. Сложная молекула имеет спектр колебания как результирующий всех связей, что затрудняет его интерпретацию. [c.83]

Известно, однако, что во внешнем электрическом поле или электрическом ноле других молекул неполярные молекулы поглощают ИК-излучение в области своих запрещенных колебательных частот вследствие появления у них индуцированного дипольного момента, причем интенсивность такого индуцированного поглощения зависит от величины напряженности электрического поля [6]. [c.117]

При поглощении инфракрасного излучения возникают нормальные колебания, которые вызывают изменение электрического дипольного момента молекулы. Интенсивность полосы инфракрасного поглощения зависит от значения этого изменения дипольного момента. [c.161]

Интенсивность полосы поглощения в ИК спектре зависит от изменения дипольного момента молекулы для соответствующего колебательного перехода. Момент перехода имеет свойства вектора, поэтому при поляризации падающего на образец излучения уровень поглощенной энергии зависит от угла между направлением момента перехода данного колебания и направлением электрического вектора электромагнитной волны. В связи с этим при работе в поляризованном свете появляется еще один параметр —дихроизм, который наряду с частотой, интенсивностью и формой колебания может быть использован для анализа структуры полимеров с помощью И К спектроскопии. [c.14]

Наиболее важной проблемой, с точки зрения аналитического применения метода, является природа процессов релаксации в жидкостях. При рассмотрении возможности передачи энергии путем спонтанной эмиссии, теплового излучения, электрических взаимодействий показано, что найденные экспериментально времена релаксации Т, и Та, например, протонов воды могут быть объяснены лишь при учете магнитных взаимодействий между частицами через локальные магнитные поля. Локальные поля будут флуктуировать, поскольку молекулы в растворах совершают трансляционные, вращательные и колебательные движения. Компонента создаваемого таким образом переменного поля с частотой, равной частоте резонанса, вызывает переходы между энергетическими уровнями изучаемого ядра совершенно так же, как и внешнее радиочастотное поле. Скорость процесса, приводящего к выравниванию энергии в спиновой системе и между спиновой системой и решеткой , будет зависеть от распределения частот и интенсивностей соответствующих молекулярных движений. При эюм следует учитывать следующие виды взаимодействий магнитное диполь-дипольное, переменное электронное экранирование внешнего магнитного поля, эле.ктрпческое квад-рупольное взаимодействие (эффективное для ядер с / > /2), спин-вращательное, спин-спиновое скалярное между ядрами с разными значениями I. [c.739]

Появление полос поглощения в спектре электромагнитного излучения обусловлено взаимодействием электрического вектора падающего излучения с осциллирующим дипольным моментом молекулы. Полосы поглощения в инфракрасной области спектра обусловлены вращательными и колебательными переходами в молекуле. Интенсивность поглощения тем больше, чем больше изменение дипольного момента при колебании. Величина интегральной интенсивности полосы поглощения в инфракрасном спектре выражается формулой [c.465]

Рассмотрим отдельную неполимерную молекулу, нормальные колебания которой хорошо известны. Момент перехода для любого колебания, активного в ИК-спектре, имеет определенное направление, которое обусловлено геометрией молекулы. В классической модели это направление совпадает с направлением изменения электрического динольного момента. Дипольный момент изменяется во время колебания. Проведем гипотетический эксперимент, в котором произвольно зафиксируем молекулу в пространстве так, чтобы момент перехода лежал в направлении оси г. Излучение будет поглощаться только в том случае, если его электрический вектор имеет составляющую в этом направлении. Излучение, электрический вектор которого перпендикулярен оси г, не поглощается. Интенсивность поглощения поэтому зависит от угла падения и направления поляризации. Неполяризованное излучение, падающее в плоскости ху, будет сильно поглощаться, а излучение, распространяющееся вдоль оси г, не будет поглощаться совсем, так как в этом случае его электрический вектор перпендикулярен моменту перехода молекулы. Для поляризованного излучения эффекты ориентации еще более ярко выражены. Пучок в плоскости ху, например, который поляризован в плоскости, перпендикулярной ху, поглощается очень сильно, так как электрический вектор параллелен моменту перехода, но никакого поглощения излучения, для которого плоскость ху есть плоскость поляризации, наблюдаться не будет. [c.16]

Максимум рассеяния здесь направлен назад, против хода лучей (рис. 11,6). Интенсивность рассеяния вперед составляет 7д интенсивности рассеяния назад, так как, кроме электрического дипольного излучения, вступает в действие также магнитное дипольное излучение. [c.49]

В действительности положение упрощается, поскольку обычно только низший порядок мультипольности (иногда два самых низких порядка), разрешенный правилами отбора, вносит заметный вклад в интенсивность излучения. Это можно объяснить следующим образом вероятность перехода пропорциональна квадрату матричного элемента данного взаимодействия следовательно, вклад каждого члена степенного разложения поля (см. примечание на стр. 259) в вероятность перехода пропорционален (Л/Х) . Ввиду того что R/k всегда мало ( 10" —10" ), основную роль обычно играют переходы низшего разрешенного порядка мультипольности. Если таким переходом является магнитный дипольный (Mi) переход, то обычно возникает исключение из этого правила преобладающим зачастую оказывается электрический квадрупольный переход (Е2). Объяснение этого факта состоит в том, что плотности токов в ядре (вызывающих появление магнитных мультиполей) меньше, чем плотности зарядов (порождающих электрические мудьтиполи), приблизительно в v раз, где V — скорость движения зарядов (протонов) в ядре. Следовательно, для данного порядка мультипольности вероятность магнитных переходов может оказаться меньше вероятности электрических переходов примерно в (у/с) 10" раз (здесь не учитывается вклад собственных магнитных моментов нуклонов). Таким образом, можно предполагать, что переходы Е 1 1) будут конкурировать с переходами MI). Эта зависимость, как уже отмечалось, подтверждается экспериментом для Z = 1, однако она не была однозначно установлена для переходов более высоких порядков. [c.260]

Формы колебаний, как уже отмечалось, нужны и для решения прямой и обратной электрооптических задач. Согласно классической теории электромагнетизма при изменении электрического дипольного момента системы с частотой V может излучаться или поглощаться электромагнитное излучение данной частоты (длины волн). Собственный дипольный момент молекулы ц или его проекции могут быть представлены при малых колебаниях в виде разложения в степенной ряд по нормальной координате Р. Если отбросить высшие члены разложения, то можно говорить об изменения собственного дипольного момента с частотой Vft, т. е. о появлении и зависимости интенсивности полос поглощения ИК излучения данной частоты от значения первой производной в точке равно- [c.189]

Ориентация химических групп в монокристаллах веществ или в полимерных пленках и волокнах может быть определена при использовании поляризованного инфракрасного излучения. Для поглощения излучения необходимо выполнение следующего условия вектор изменения дипольного момента молекулы должен совпадать по направлению с компонентой вектора электрического поля падающего излучения. Если молекулы образца ориентированы произвольно и облучаются обычным инфракрасным излучением, то направления вектора электрического поля излучения также произвольны. При этом не будет наблюдаться никаких различий в спектрах образца при расположении его в пучке излучения в двух взаимно перпендикулярных ориентациях. Однако, если молекулы образца ориентированы и находятся в пучке поляризованного инфракрасного излучения, то ситуация меняется. Теперь наблюдаемая интенсивность определенных полос поглощения будет различна в зависимости оттого, получен ли спектр образца в заданном положении или после поворота его на 90°. Когда определенная полоса поглощения более интенсивна при какой-то ориентации образца, то ориентация химических групп, относящихся к этой полосе поглощения, такова, что вектор изменения дипольного момента и компонента вектора электрического поля поляризованного излучения в значительной степени параллельны. При другой ориентации образца, когда данная полоса поглощения менее интенсивна, вектор изменения дипольного момента и компонента вектора электрического поля излучения в значительной степени перпендикулярны. Разумеется, что отсутствие различий в интенсивности спектра для двух положений образца указывает на произвольную ориентацию рассматриваемых химических групп. [c.99]

Хотя на первый взгляд резко-линейная абсорбция кажется относительно сильной, но измерения действительной интенсивности подтверждают мнение, что происходят запрещенные переходы. Найдено, что интенсивность этих линий составляет около одной миллионной доли величины, ожидаемой для электрического дипольного излучения. Большинство линий нельзя было бы обнаружить в разреженном газе, но высокая плотность вещества в твердой фазе увеличивает фактор интенсивности примерно в миллион раз. Большая интенсивность линий, обусловленных дипольным излучением, по сравнению с интенсивностью линий, образованных при запрещенных переходах, обеспечивает качественное объяснение постоянства ультрафиолетовых полос церия по сравнению с полосами других редкоземельных элементов, показанных на рис. 4. Согласно первому пункту, полосы церия обусловлены дипольным излучением. [c.56]

Здесь мы будем рассматривать только процессы испускания, поглощения и рассеяния излучения, связанные с электрическим дипольным моментом. Эти процессы могут быть связаны в принципе и с электрическим квадрупольным или магнитным дипольным моментом, однако тогда они, как правило, имеют гораздо меньшую интенсивность и здесь рассматриваться не будут. [c.286]

Интенсивность в спектрах рассеяния определяется матричными элементами проекций дипольного момента, наведенного электрическим полем возбуждающ,его излучения. [c.293]

Соответственно этому колебания вектора электрической поляризации освещаемых частиц (их дипольных моментов) также происходят одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Обе эти компоненты осциллир /ющего диполя излучают электромагнитные волны одновременно. В таком случае пространственное распределение интенсивности излучения получается суммированием излучений каждой компоненты. В итоге диаграмма направленности светорассеяния становится симметричной относительно направления падения луча света (рис. 3.133). Вперед и назад излучение максимально и не поляризовано. В перпендикулярном направлении оно в два раза слабее, но полностью поляризовано. В произвольном направлении рассеивается частично поляризованный свет. [c.746]

Согласно классической электродинамике при излучении какой-либо истемы всегда происходит изменение дипольного электрического момента системы. На основании так называемого принципа соответствия между выводами волновой механики и подсчётами интенсивности излучения, представляемого атомом осциллятора методами классической физики, изменение дипольного момента непременно должно иметь место и при квантовом излучении атома. С этим связаны те правила отбора, которым, согласно квантовой механике, подчиняются условия спонтанного перехода атома из одного состояния в другое. С этой же точки зрения объясняются и наблюдаемые в определённых условиях нарущения этих правил. Имеющая место, хотя и очень малая, вероятность спонтанных переходов из метастабильных состояний соответствует изменению кваД рупольного электрического момента. [c.427]

До сих пор мы рассматривали соотношения между излучением и осциллирующими электрическими диполями в атомах и молекулах. Однако возможны некоторые типы движения электронов, при которых не происходит изменения результирующего электрического дипольного момента атома или молекулы. Мы покажем теперь, что некоторые из этих движений также могут приводить к возникновению излучения, хотя и гораздо менее интенсивного, чем дипольное излучение. [c.464]

Таким образом, поглощение или испускание ИК-излучения колеблющейся молекулой, имеющей дипольный момент, можно легко пояснить в простой описательной форме, как это сделано в предыдущем параграфе. Гораздо сложнее описать подобным способом электронные переходы. В классическом смысле электронное возбуждение не соответствует увеличению энергии в осциллирующей системе во всяком случае, и высоко-, и низколежащее электронное состояние может не иметь постоянного дипольного момента (т. е. во всех состояниях электронное облако симметрично расположено вокруг ядер, так что нет разделения зарядов). Однако и в этой ситуации основные принципы взаимодействия с излучением еще применимы, и нам лишь нужно знать, происходит ли дипольное взаимодействие во время перехода между двумя состояниями. Существует единственный строгий метод решения этой проблемы уравнение Шрёдингера, упомянутое в начале раздела, может быть использовано для вычисления скорости перехода системы из одного стационарного состояния в другое под влиянием возмущающей силы. Если скорость возмущения системы, вызванного взаимодействием диполя с электрическим вектором излучения, не равна нулю, то существует дипольный момент перехода. Скорость перехода между состояниями, умноженная на число частиц в низшем состоянии, составляет, естественно, предельную скорость поглощения фотонов, так что в принципе решение уравнения Шрёдингера должно приводить к расчету интенсивности перехода. Однако точные решения этого урав- [c.31]

Спектр комбинационного рассеяния. Когда видимый свет проходит через прозрачную среду, то часть света рассеивается и распространяется беспорядочно по отношению к направлению входящего луча. Это явление, известное как рассеяние, является причиной окраски неба и моря. Если падающий луч монохромати-чен, то большая часть рассеяния, известная под названием рассеяния Релея, состоит из света с неизмененной частотой, однако рассеянный свет содержит также небольшую часть излучения с частотами, отличными от первоначальной. Последний тип рассеяния называется комбинационным рассеянием света и дает информацию о частотах молекулярных колебаний. Механизм рассеяния света следующий. Молекула, оказавшаяся в световом луче, подвержена воздействию переменного электрического поля излучения, которое индуцирует дипольный момент в результате противоположного смещения электронов и ядер. Простейшее представление об индуцированном диполе состоит в том, что его величина пропорциональна интенсивности электрического поля излучения, поэтому [c.47]

Колебания молекул могут возникать под действием электромагнитного излучения только в тех случаях, когда они сопровождаются изменением распределения электрических зарядов. Иными словами, колебание активно в инфракрасной области, при условии, что оно сопровождается изменением электрического дипольного момента молекулы. Интенсивность полосы поглощения при частоте у характеризуется величиной бугеровского коэффициента поглощения а , связь которого с дипольным моментом ц записывается в виде [c.431]

Очевидно, однако, что этот механизм не применим к неорганическим комплексам, и показано [134], что наблюдаемые интенсивности, имеющие обычно значения / 10 с 8макс 10—10 , по крайней мере в 50—100 раз больше, чем ожидаемые для электрического квадрупольного или магнитного дипольного излучения (или того и другого). Таким образом, эти переходы являются но своему характеру электрическими динольными, а поэтому g — характер возбужденного или основного состояния —должен быть частично устранен. Сказанное выше происходит за счет рассмотренного выше электронноколебательного взаимодействия. Так, предположив, что колебание симметрии и накладывается на электронную волновую функцию основного или возбужденного состояния, можно понять появление перехода. Каким из многих возможных колебаний типа и обусловливается в действительности появление спектра, нельзя установить, пока не известна точная симметрия обоих электронных состояний (основного и возбужденного). Даже при выполнении этого условия сделать окончательные выводы не удается в тех случаях, когда колебание не наблюдается в инфракрасном спектре, поскольку его частота слишком мала (<400 см ). Некоторые другие вопросы, связанные с интенсивностями таких переходов, рассмотрены в разделе III, 7. [c.261]

Векторами М г и Мг обозначены матричные элементы электрического дипольного момента переходов между состояниями Миги г и п соответственно. Только для процессов поглощения или излучения энергии hvrh и hvnr можно связать эти матричные элементы с физически наблюдаемыми ве-личинами (с интенсивностью полос поглощения и флуоресценции). В процессе рассеяния электроны атома переходят из состояния k в возбужденное состояние п, или наоборот, в результате момента, индуцируемого между этими состояниями при этом физически наблюдаемым результатом являются стоксовы и анти-стоксовы линии комбинационного рассеяния. Подставив значения IWkr и М в формулу (1,4-236), можно вычислить интенсивности этих линий. Для определения всех величин Mkr и Мгп необходимо знать полные спек- d [c.29]

Для того чтобы молекула поглотила лучистую энергию, нуншо, чтобы увеличение энергии сопровождалось изменением электрического дипольного момента молекулы. Так, в поглощении инфракрасного излучения активны только те типы вращений и колебаний, ири которых внутримолекулярные сдвиги приводят к изменению дипольного момента. Как следствие этого, все двухатомные молекулы с одинаковыми ядрами, в которых центр тяжести положительного заряда совпадает с центром тяжести отрицательного заряда и дипольный момент равен нулю, не поглощают в инфракрасной области. Однако, в противоположность молекулам Ог, С1г, И , и т. д., двухатомные молекулы с разными ядрами, такие, как HG1, СО и N0, обладают переменным динольпым моментом и могут иметь вращательный и колебательновращательный спектры в инфракрасной области, причем интенсивность поглощения связана с величиной диполя. Энергии, соответствующие инфракрасным переходам, слишком малы <. 10 ккалЫолъ) для того, чтобы разрушить обычную химическую связь. Инфракрасные спектры интересны для [c.103]

Хорошо известно, что / -полоса сопряженных енонов около 350 ммк обусловлена /Iя -переходом [17, 18]. Электрическое дипольное излучение запрещено, магнитное дипольное излучение разрешено ( Л12-переход, С21,-симметрия) и становится заметным только благодаря понижению локальной симметрии вследствие колебаний или благодаря заимствованию интенсивности [c.203]

Сила линии — с точки зрения наблюдений ее интенсивность при визуальной оценке, а с точки- зрения теории сумма квадратов матричных амплитуд электрического дипольного момента для излучения электрического диполя, магнитного дн-польного момента для излучения магнитного диполя и квадру-польпого момента для излучения электрического квадруполя. Первый тип излучения электромагнитных воли является основным, а два других типа испускаются, например, в оболочках не- [c.190]