Теория взаимодействия света с квантовая

Пусть имеются два атома благородного газа. Если рассматривать статическое распределение зарядов в них, то эти атомы не должны влиять друг на друга. Но опыт и квантовая теория говорят о том, что в любых условиях (в том числе и при абсолютном нуле температуры) содержащиеся в атоме частицы находятся в непрерывном движении. В процессе движения электронов распределение зарядов внутри атомов становится несимметричным, в результате чего возникают мгновенные диполи. При сближении молекул движение этих мгновенных-диполей перестает быть независимым, что и вызывает притяжение. Взаимодействие мгновенных диполей — вот третий источник межмолекулярного притяжения. Этот эффект, имеющий квантовомеханический характер, получил название дисперсионного эффекта, так как колебания электрических зарядов вызывают и дисперсию света — различное преломление лучей света, имеющих различную длину волны. Теория дисперсионного взаимодействия была разработана Лондоном в 1930 г. Из изложенного следует, что дисперсионные силы действуют между частицами любого вещества. Их энергия приближенно выражается уравнением [c.241]

Вещества находятся в кристаллическом состоянии при температурах от О К до некоторого значения зависящего от давления (однако, чтобы заметно изменить Тцл, нужны весьма высокие давления). Температура плавления для различных веществ меняется в широких пределах в зависимости от характера взаимодействий в системе. Единственное вещество, которое при атмосферном давлении остается жидким вплоть до абсолютного нуля, — гелий, особые свойства которого находят объяснение в свете квантовой статистической теории. Кристаллизация гелия происходит только при высоком давлении (при р = 2,5 МПа Г р ет = 1,5 К). [c.310]

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]

Квантово-механическая теория поглощения света ионными кристаллами, хотя и не доведенная до числа в связи со сложностью подобного расчета, позволяет интерпретировать основные явления, связанные с процессами поглощения, в том числе и наличие структуры в полосе поглощения экситона. При этом выводы теории находятся в качественном и в ряде случаев в количественном согласии с опытом. В качестве примера количественного совпадения можно указать на следствия теории о мультиплетности полосы в зависимости от структуры решетки. В общем, квантово-механическая теория поглощения света ионными кристаллами позволяет осмыслить физическую сущность явления, анализировать процессы распространения экситона в кристалле, его взаимодействия с различными дефектами кристаллической структуры, а также вторичные фотохимические, фотоэлектрические, люминесцентные и другие процессы, связанные с аннигиляцией экситона. [c.21]

Электромагнитное взаимодействие между парами колеблющихся диполей распространяется в разделяющей их среде со скоростью света. Из этого следует, что когда колеблющиеся диполи разделены расстояниями, значительными по сравнению с длиной волны, соответствующей частоте колебаний, между колебаниями происходит сдвиг по фазе, а это влечет за собой соответствующее изменение потенциала притяжения. Этот эффект был установлен Овербеком [3] и впоследствии количественно оценен [20] с использованием четвертого порядка теории возмущений квантовой механики. Казимир и Полдер [20] показали, что притяжение между элементами взаимодействующих тел убывает на малых, но больших эффективной длины волны, расстояниях пропорционально не обратной шестой [равенство (И.1)], а обратной седьмой степени расстояния. [c.21]

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]

Игорь Евгеньевич Тамм(1895— 1973) — советский физик. В 1918 г. окончил Московский университет, преподавал в ряде высших учебных заведений, а с 1954 г. — в Московском университете. Его труды посвящены, прежде всего, квантовой механике и ее приложению. Тамм разработал теорию космических лучей, теорию взаимодействия ядерных частиц, применил квантовую теорию к объяснению рассеивания света в твердых телах. Он доказал теоретическую возможность существования особого состояния электронов на поверхности кристаллов (так называемый уровень Тамма). В 1934 г. разработал теорию ядерных сил, что послужило образцом для создания современной мезонной теории ядерных сил. И. Е. Тамм — Нобе- [c.167]

Как показал Лондон (1930) на основе квантовой механики, мгновенные диполи, возникающие в атомах и молекулах при вращении электронов, тоже вызывают взаимное притяжение молекул. Взаимное колебание атомов в молекулах и взаимные столкновения мо-лекул вызывают частые сближения их между собой. Быстрые вращения электронов в атомах (и молекулах) в этих условиях вызывают в них быстро сменяющиеся (т. е. коротко периодические) возмущения. Вращение электронов- в атомах происходит с гораздо большей частотой, чем колебания атомов в молекуле (и тем более, чем частота столкновений самих молекул). Поэтому сближение атомов отражается на движении электронов в атомах движение электронов в обоих атомах начинает совершаться в такт, ибо это отвечает меньшему запасу энергии системы и обусловливает взаимное притяжение молекул. Такое взаимодействие называется дисперсионным. (Название произошло от того, что количественная теория взаимодействия тесно связана с теорией дисперсии света.) Энергия дисперсионного взаимодействия дисп. не зависит от температуры и обратно пропорциональна шестой степени расстояния между молекулами. [c.84]

Спектральные и оптические исследования являются важнейшими способами изучения энергетического строения вещества в газообразном, жидком или твердом состояниях. Их развитие в значительной мере обусловливает общее развитие теории квантовых процессов и взаимодействие вещества со светом и другими излучениями. В результате спектральных исследований кристаллов, играющих важную роль в науке, технике и промышленности, можно определить строение составляющих их частиц, а также судить о связях между этими частицами в кристаллах разных типов. Именно этими факторами определяются свойства кристаллов и возможности использования их в тех или иных целях. Существенно поэтому иметь наиболее полную картину спектральных особенностей кристаллов ряда важных химических соединений. [c.5]

Из квантовой теории света следует, что фотон неспособен дробиться он взаимодействует как целое с электроном металла, выбивая его из пластинки как целое он взаимодействует и со светочувствительным веществом фотографической пленки, вызывая ее потемнение в определенной точке, и т. д. В этом смысле фотон ведет себя подобно частице, т. е. проявляет корпускулярные свойства. Однако фотон обладает и волновыми свойствами это проявляется в волновом характере распространения света, в способности фотона к интерференции и дифракции. Фотон отличается от частицы в классическом понимании этого термина тем, что его точное положение в пространстве, как и точное положение любой волны, не может быть указано. Но он отличается и от классической волны — неспособностью делиться на части. Объединяя в себе корпускулярные и волновые свойства, фотон на является, строго говоря, ни частицей, ни волной, — ему присуща корпускулярно-волновая двойственность. [c.66]

Из квантовой теории света следует что фотон неспособен дробиться он взаимодействует как целое с электроном металла, выбивая его из пластинки как целое он взаимодействует и со [c.63]

Современная теория цветности утверждает, что ни хромофорные, ни ауксохромные группы не являются непосредственными центрами поглощения молекулы, а лишь в целом меняют ее свойства. Распределение электронных облаков в молекуле, их взаимодействие определяют и ее оптическое поведение. Для того, чтобы поглощенный молекулой свет мог быть отдан в виде люминесцентного излучения, а не рассеян в виде тепла, необходимо выполнение по крайней мере следующих условий во-первых, не должен происходить размен поглощенной энергии по колебательным степеням молекулы, во-вторых, поглощенная энергия не должна приводить к фотохимическим реакциям, уменьшающим квантовый выход люминесценции, и, в-третьих, возбужденная молекула не должна обмениваться запасенной энергией с окружающей средой безызлучательным (в оптическом смысле) путем. [c.41]

Согласно квантовой механике, при взаимодействии молекулы с излучением происходит рассеяние света [32]. Квантовомеханические расчеты в зависящей от времени теории возмущений второго порядка приводят к следующей величине полной рассеянной энергии при переходе молекулы между двумя стационарными состояниями кип [c.146]

Систематически рассмотрены общие вопросы спектроскопии комбинационного рассеяния света (КР). Проведено общее исследование комплексного и несимметричного тензора КР. Дана углубленная квантовая теория явления КР, в которой последовательно учитывается конечная ширина электронных и колебательных уровней. Рассмотрены температурная и частотная зависимости интенсивности линий КР. Показаны разнообразные возможности применения колебательных и вращательных спектров КР для исследования строения молекул и получения данных о геометрической конфигурации, динамических и электрооптических параметрах молекул. Описаны методы структурного анализа сложных органических молекул по спектрам комбинационного рассеяния. Рассмотрены спектры второго порядка в связи с ангармоничностью колебаний молекул. Анализируются проявления в спектрах КР взаимодействия атомов и атомных групп в сложных молекулах и проявления межмолекулярного взаимодействия. [c.4]

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]

Взаимодействие мгновенных диполей получило название лондоновского дисперсионного взаимодействия по имени Ф. Лондона разработавшего в 1930 г. квантово-механическую теорию этого эффекта. Слово дисперсионный пришло сюда нз оптики и напоминает о другом эффекте колебания электрических зарядов — о рассеянии (дисперсии) света пульсирующими электронными оболочками (см. рэлеевское рассеяние на стр. П9). [c.75]

Сведения о ширине и форме линий комбинационного рассеяния представляют значительный интерес. С классической точки зрения, ширина линий комбинационного рассеяния характеризует процессы затухания собственных колебаний молекулы, взаимодействие которых с падающим светом ведет к образованию данных линий. С точки зрения квантовой теории, ширина линий комбинационного рассеяния связана с расширением или расщеплением энергетических уровней молекулы. Причиной расширения линий могут быть разнообразные процессы, ведущие к перераспределению энергии по различным степеням свободы, как колебательным, так и вращательным, а также передача энергии окружающим молекулам. [c.61]

Как было показано в предыдущйх главах, многие особенности вращательного и колебательного движения молекул удается объяснить на основе классической теории взаимодействия света с веществом. В противоположность этому электронное движение и электронные спектры могут быть рассмотрены достаточно строго только в рамках квантовомеханических представлений. Согласно этим представлениям каждое состояние электронной оболочки молекулы характеризуется полными орбитальным Ь и спиновым 5 моментами количества движения. Ввиду наличия у двухатомной молекулы аксиальной симметрии, важное значение имеет проекция момента Е на выделенное направление, которая задается величиной соответствующего квантового орбитального числа Л. Электронные состояния молекул, которым отвечают значения Л=0, 1, 2, 3,. .., обозначаются соответственными символами 2, П, Л, Ф,. .. [c.65]

Во втором томе перевода настоящих лекций напечатаны работы выдающихся ученых Л. Онзагера, О. Синаноглу, Р. Доделя и ряда других. Содержание этого тома является естественным продолжением содержания первого тома, разделы которого по существу носят характер введения в современную теорию. Поэтому центральным следует считать второй том, посвященный теории взаимодействия в многоэлектронных системах. Для различных приложений квантовой химии интересны включенные в первый том перевода проблемы взаимодействия света с молекулами. [c.8]

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА - физическая теория, изучающая общие закономерности движения и взаимодействия микрочастиц (элементарных частиц, атомных ядер, атомов и молекул) теоретическая основа современной физики и химии. К. м. возникла в связи с необходимостью преодолеть противоречивость и недостаточность теории Бора относительно строения атома. Важнейшую роль в разработке К. м. сыграли исследования М. Планка, А. Эйнштейна, Н. Бора, М. Борна и др. К. м. была создана в 1924—26 гг., благодаря трудам Л. де Бройля, Э. Шредингера, В. Гейзенберга и П. Дирака. К. м. является основой теории многих атомных к молекулярных процессоБ. Она имеет огромное значение для раскрытия строения материи и объяснения ее свойств. На основе К. м были объяснены строение и свойства ато MOB, атомные спектры, рассеяние света создана теория строения молекул и рас крыта природа химической связи, раз работаиа теория молекулярных спектров, теория твердого тела, объясняющая его электрические, магнитные и оптические свойства с помощью К. м. удалось понять природу металлического состояния, полупроводников, ферромагнетизма и множества других явлений, связанных с природой движения и взаимодействием микрочастиц материи, не объясняемых классической механикой, [c.124]

В основе макроскопической теории молекулярного взаимодействия конденсированных фаз лежит представление о существующих в них флуктуациях электромагнитного поля, которые выходят за пределы фаз и, взаимодействуя в зазоре между кнми, создают силы межмолекулярного притяжения. Квантовый характер подобных флуктуаций приводит к тому, что основной вклад во взаимодействия создают так называемые нулевые колебания, не зависящие от температуры лишь при очень высоких температурах следует учитывать температурную природу флуктуаций. Частотная характеристика флуктуаций электромагнитного поля может быть найдена из оптических свойств конденсированной фазы — из зависимости от частоты ы коэффициентов истинного (не связанного с рассеянием света см. 1 гл. VI) поглощения света в контактирующих фазах. [c.249]

Вращательное м колебательное движеште молекул ртзучается, как пра-вило, методами спектроскопии, в основе которой лежит рассмотрение закономерностей взаимодействия электромагнитной радиации с веществом, сопровождающегося процессами поглощения, излучения и рассеяния света. Современная спектроскопия базируется целиком на квантовой теории, в основе которой, в свою очередь, лежат фундаментальные квантовые законы, определяющие свойства атомов и молекул. [c.79]

В классической физике принималось, что поток энергии является непрерывным. Однако М. Планк (1900) в результате изучения электромагнитного поля показал, что излучение (видимый свет, рентгеновское, у-излучение и др.) испускается, распространяется и поглощается не непрерывно, а определенными порциями . Порция лучистой энергии получила название квант (лат. quantum, читается квантум — количество). А. Эйнштейн (1905) разработал квантовую теорию света, согласно которой свет представляет собой поток световых квантов — фотонов. Так было доказано, что электромагнитное поле имеет дискретное строение. Энергия его передается квантами. Подобно этому электрон можно рассматривать как квант электрической энергии. Так возник новый раздел теоретической физики — квантовая механика. Основной ее задачей является изучение законов движения и взаимодействия микрочастиц. Вся энергетика в этой области целиком основана на квантовых представлениях. [c.31]

В соответствии с представлениями квантовой теории при взаимодействии излучения и вещества (например, при поглощении или испускании света) передача энергии происходит не непрерывно во времени, а прерывисто, отдельными целыми порциями-квантами лучистой энергии (их называют также световыми квантами и фотонами). Величина этих квантов пропорциональна частоте света у секг и равна /г-у, где к — универсальная постоянная Планка. Энергия световых квантов крайне мала (например, обычная электрическая лампочка излучает примерно 10 квантов в секунду), поэтому человеческий глаз не в состоянии ощутить мелькание отдельных квантов и воспринимает свет как непрерывное явление [38, 57]. ( Ощутимость глазом квантовой природы света возможна лишь при наблюдении в специальных условиях крайне слабых световых потоков, лежащих у порога зрительного восприятия [9]). Таким образом, волновые свойства света представляют собой статистическое явление, возникающее в результате суммированного воздействия громадного числа ничтожно малых световых квантов. [c.8]

Другим фактором, способствуюш,им ступенчатой ионизации, является наличие так называемых метастабильных состояний атома. Согласно теории атома не все переходы электрона с более высокого энергетического уровня на более низкий могут происходить путём излучения соответствующего кванта света. Некоторые переходы, как выражаются в теории атома, запрещены . Запреты фиксируются определёнными соотношениями между квантовыми числами энергетических уровнен. Уровни энергии, с которых электрон не может перейти спонтанно (путём излучения света) ни на основной, ни на один из других нижележащих уровней, называются метастабильными уровнями, соответствующее состояние атома — метастабильным состоянием, а сам атом в таком состоянии — метастаб1ыьным атомом. Для того чтобы электрон всё же вернулся с метастабильного уровня иа основной уровень энергии, нужно электрон сначала поднять новым соударением первого рода или поглощением соответствующего светового кванта на другой, более высокий уровень, с которого он может перейти непосредственно на основной уровень с превращением энергии возбуждения атома в энергию излучения. Более детальное рассмотрение вопроса о метастабильных состояниях в квантовой механике показывает, что спонтанный переход с метастабильного уровня на уровень, лежащий ниже, всё же возможен, но только вероятность такого перехода чрезвычайно мала, переходы чрезвычайно редки ). Предоставленный самому себе метастабильный атом остаётся на верхнем энергетическом уровне в течение времени, много большего, чем иужно для того, чтобы в лабораторных условиях газового разряда атом был выведен из этого состояния под действием одной из указанных выше причин или при взаимодействии со стенкой разрядной трубки. Поэтому в обычных условиях запрещённые спектральные линии, соответствующие переходам с метастабильных. состояний, не могут быть обнаружены вследствие их крайне малой интенсивности. Однако не в лабораторном, а в мировом масштабе такие запрещённые линии удаётся обнаружить. Так, в спектрах некоторых туманностей звёздного неба, представляющих собой газы в очень разреженном состоянии, были обнаружены доволшо яркие линии, не наблюдаемые, в зем- [c.210]