Магнитные диполи, взаимодействие с излучением

Вероятности переходов. Обозначим состояние электрического или магнитного диполя с более низкой энергией индексом (0), а состояние с более высокой энергией индексом (I). Взаимодействие с электромагнитным излучением происходит только тогда, когда его частота совпадает с резонансной частотой, определяемой уравнением (5.1.1) [c.179]

Следует ожидать, что молекула с постоянным магнитным диполем будет взаимодействовать с магнитной компонентой электромагнитного излучения. Обычно даже при облучении молекул в широком диапазоне частот не удается обнаружить поглощения, которое можно было бы приписать магнитным взаимодействиям. Однако, если образец поместить в статическое магнитное поле, на одной или нескольких характеристических частотах можно обнаружить поглощение, обусловленное изменением магнитного дипольного момента. [c.10]

Взаимодействие магнитных диполей с электромагнитным излучением [c.21]

На этой стадии рассмотрения целесообразно обсудить смысл Г . Поскольку — сумма всех компонент Лг в единице объема, 0 2 может изменяться, только если. некоторые из магнитных диполей изменят свое спиновое состояние так, чтобы изменилось Мз. В отсутствие внещнего поля излучения это может произойти лишь путем обмена энергией с окружающей средой (решеткой). Такой обмен энергией осуществляется при индуцированных решеткой переходах между спиновыми уровнями системы Т1 — это время, которое характеризует спин-решеточное взаимодействие , поэтому его называют временем спин-решеточной релаксации . [c.210]

В спектрах ЯМР твердых образцов влияние прямого диполь-дипольного взаимодействия близлежащих магнитных диполей ядер проявляется сильнее, чем в спектрах жидких образцов, что может затруднять определение химических сдвигов. По этой же причине для подавления спин-спинового взаимодействия в твердых образцах необходимо более мощное радиочастотное излучение, чем в спектроскопии растворов. Все это не позволяет использовать спектрометр ЯМР, предназначенный для жидкостей, при исследовании твердых тел (обратное неверно). [c.294]

Свет может взаимодействовать с веществом различным образом поглощаться, излучаться или рассеиваться. Несмотря на то, что процессы, сопровождающие эти взаимодействия, соверщенно различны, многие аспекты взаимодействий первых типов важны для понимания процесса рассеяния. Используя классическую теорию, можно показать, что осциллирующий диполь независимо от того, индуцированный ли он или постоянный, генерирует электромагнитное излучение. Одним из примеров упомянутых выще аспектов может служить близкое сходство между пространственным распределением комбинационного рассеяния и излучений диполя, квадруполя и магнитного диполя. [c.9]

Строение молекул изучают физическим и химическим методами. Из физических свойств наибольшее значение имеют погло-ш,ение и отражение различных излучений (рентгеновские, электронные, нейтронные лучи), спектры поглощения и испускания широкого диапазона частот, магнитные и электрические взаимодействия (магнитная восприимчивость и проницаемость, электрические моменты диполей и поляризация), механические, тепловые, электрические и др. Для заключения о строении вещества сопоставляют информацию, полученную разными методами. Рассмотрим некоторые физические методы исследования. [c.63]

Если приложить к образцу в спектрометре ЯМР очень мощный импульс электромагнитного излучения, то практически все ядра могут перейти в возбужденное магнитное состояние. Если сразу вслед за этим приложить еще один импульс, то поглощение энергии будет невелико, так как система насыщена. В наиболее широко применяемых спектрометрах ЯМР для уменьшения эффекта насыщения используют радиочастотное поле малой интенсивности. Однако в импульсных ЯМР-спектрометрах с фурье-преобразованием. применение мощных импульсов приводит к высокой степени насыщения. Использование повторных импульсов не позволяет получать полезную информацию, если возбужденные ядра не релаксируют достаточно быстро в состояние, характеризующееся равновесным распределением энергии. Релаксация происходит за счет взаимодействий ядер с флуктуирующими магнитными полями окружения. Релаксация органических молекул в растворе происходит в основном за счет флуктуаций, обусловленных движением электрических диполей, находящихся в непосредственной близости. Однако даже при наличии таких взаимодействий времена релаксации протонов в воде могут измеряться секундами. [c.345]

Вычисление переходного диполя для магнитного перехода совсем несложно. Взаимодействие магнитной компоненты электромагнитного поля излучения с ядерным магнитным моментом системы приводит к изменению квантового числа т. Чтобы произошло изменение т, вектор напряженности поля излучения должен быть перпендикулярен направлению г (см. разд. 8.4). Следовательно, если напряженность магнитного поля направлена вдоль оси г, то поле излучения должно быть направлено в плоскости ху. Функциональные свойства х- или у-компоненты дипольного оператора совпадают со свойствами операторов или 1у. Выберем из них 7л и воспользуемся тем, что, согласно выражению (17.15), [c.366]

Уже после первых ЯМР-экспериментов (1948 г.) были сопоставлены величины измеренных на опыте времен релаксации протонов воды и алкана с теоретически рассчитанными в предположении различных возможных механизмов передачи энергии ядерных спинов решетке спонтанной эмиссии, теплового излучения, атомных или молекулярных столкновений, обменных взаимодействий и т. д. Согласие эксперимента с теорией наблюдалось только тогда, когда ъ качестве основного механизма выбиралось диполь-дипольное взаимодействие магнитных моментов ядер с локальными магнитными полями, кото рые создаются магнитными моментами соседних ядер [c.15]

Очень краткое введение в теорию оптического вращения мы начнем с общего замечания о том, что любое вещество, обладающее или не обладающее структурной асимметрией, взаимодействует с электромагнитным излучением. Волны электромагнитного излучения, которые можно описать в виде перпендикулярных друг другу электрического и магнитного векторов, распространяющихся со смещением по фазе, в ходе взаимодействия с веществом индуцируют в нем электрический и магнитный моменты. Если молекулы вещества оптически неактивны, то результат такого взаимодействия ограничится индуцированием в облученном веществе осциллирующих электрических диполей. Эти диполи сами непрерывно излучают, испуская вторичные волны, распространяющиеся в том же направлении, что и исходное излучение, но запаздывающие по фазе на 90°. В результате скорость движения волны замедляется, а луч испытывает преломление. Оптического вращения при этом не наблюдается, поскольку вторичные волны поляризованы в том же направлении, что и исходное излучение, а индуцированный магнитный момент оказывается настолько малым, что им можно пренебречь. [c.434]

Вопросы стереохимии оптически активных комплексных соединений уже, обсуждались в разд. 2.3.1. В настоящем разделе будет кратко рассмотрена физическая природа этого явления и проанализирована та информация, которую можно получить, исследуя оптическую активность комплексных соединений. Взаимодействие оптически активных изомеров с плоскополяризованным светом обнаруживается по вращению плоскости поляризации пучка света влево или вправо в зависимости от конфигурации изомера. При этом полезно помнить, что свет, т. е. электромагнитное излучение, представляет собой электрическое и магнитное поля, колебания которых перпендикулярны друг другу. В каждый данный момент времени эти поля изображаются соответствующими электрическим и магнитным векторами, перпендикулярными направлению распространения света. В случае поляризованного света электрический вектор колеблется в одной и той же плоскости, а магнитный в другой, которая перпендикулярна первой. Если вектор электрического поля наблюдается в направлении распространения светового луча, то изменение колеблющегося вектора во времени для данной волны будет таким, как это изображено на рис. 2.27. Этот электрический вектор можно рассматривать как результирующий вектор двух равных векторных составляющих электрического поля одной, которая вращается влево ( г), и другой, вращающейся вправо Ег) (ср. рис. 2.28). Когда такой плоскопо-ляризованный свет проходит через оптически активную среду, электрическая составляющая поля взаимодействует с электрическим диполем вещества. Те оптически активные изомеры, которые обладают магнитным диполем, взаимодействуют также с магнитной составляющей поля. Ниже мы ограничимся обсуждением только случая взаимодействия электрической составляющей поля с электрическим диполем вещества, так как магнитное взаимодействие интерпретируется аналогичным образом. И электр ческое поле излучения, и электрический диполь вещества изображаются отдельными векторами, так что их взаимодействие можно проиллюстрировать простой векторной моделью. Электрический диполь- [c.84]

Локальные магнитные поля могут создаваться парамагнитными частицами, окружающими резонирующую молекулу пли свободный радикал. Однако в этом случае ориентация парамагнитных частнц относительно резонирующей частицы не имеет дискретного характера. Следовательно, поглощение может наблюдаться в некотором диапазоне значений В, близких к величине hv/g , что будет проявляться в уширении линии магнитного резонанса. Это уширение называют диполь-дипольным уширенпем, так как оно связано с взаимодействием резонирующего магнитного диполя с окружающими диполями. При этом локальные иоля проявляют себя лип1Ь в случае, если время пребывания резонирующей частицы в каждом локальном поле соизмеримо или больше 1/у. Рхли же это время существенно меньше из-за быстрого движения, например вращения, резонирующей частицы, то за время одного периода колебания падающего электромагнитного излучения локальные поля усреднятся и не будут искажать внешнее магнитное поле В. Таким образом, диполь-дипольное уширение характерно для относительно малоподвижных частиц, например для частиц твердого тела, для [c.43]

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]

Другие вклады в ширину линии в отсутствие реакции. В жидкостях с высокой вязкостью, например в глицерине (и в твердой фазе), еще один фактор определяет ширину линиг. Если ядра долгое время сохраняют одной то же относительное положение, следует считать, что они находятся в несколько различных полях из-за локальных полей, обусловленных соседними магнитными диполями. Однако в большинстве жидкостей дипольное взаимодействие усредняется до нуля в результате быстрых прыжков молекул и не приводит к значительному уширению линии. Что касается спонтанной эмиссии излучения, то верхний энергетический уровень является чрезвычайно долго живущим и можно пренебречь его вкладом в ширину линии по сравнению с другими факторами. [c.233]

Ядра некоторых изотопов характеризуются механическим снином, п вращаюгцийся заряд этих ядер создает магнитный момент. При помещении таких ядер в магнитное иоле взаимодействие этого поля с ядерпым магнитным диполем приводит к зависимости потенциальной энергии от угла между осью вращения ядра и направлением ириложенного магнитного поля. На основе квантовомеханических соображений можно сделать вывод, что разрешенными являются лишь некоторые дискретные энергетические уровни с соответствующими ориентациями оси спина и что поглощение энергии, приводящее к переходу ядер в спиновые состояния с более высокой энергией, может происходить лишь при V = = уНо 2п, где V — частота излучения, //о — напряженность магнитного поля в гауссах, а у — характеристический параметр данного изотопа, известный иод названием гиромагнитного отношения. [c.180]

Для осуществления магнитно-дипольных переходов мгновенный магнитный момент частицы должен взаимодействовать с электромагнитным полем световой волны. Энергия этого взаимодействия меньше энергии взаимодействия электрического диполя с электрическим полем. Из результатов квантовомеханических вычислений вероятности переходов известно, что вероятность перехода между состояниями кипе волновыми функциями ljft и соответственно зависит от так называемого коэффициента Эйнштейна. Рассмотрим общий случай состояний к п п, энергии которых равны и соответственно, и пусть этим значениям энергии соответствуют невырожденные состояния. Имеется частиц с энергией Wk и Л частиц с энергией Wn. Предположим, что система может поглощать энергию внешнего электромагнитного поля при переходе из более низкого состояния к в состояние п или же при переходе из состояния п в состояние к испускать энергию в виде электромагнитного излучения (рис. 1-8). Тогда, используя вероятности переходов Эйнштейна, мы можем рассматривать следующие процессы. [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология