Теория взаимодействия света с классическая

Классическая теория поглощения света предполагает, что под воздействием переменного электромагнитного поля возбуждаются колебания отдельных заряженных частиц молекулы. В частности, электроны могут совершать колебания относительно ядерного остова, причем частота этих колебаний Ге зависит от массы колеблющихся частиц Ше и силовой постоянной, определяемой силами взаимодействия электронов с ядрами. К [c.18]

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]

Физическая теория оптического вращения должна дать ответ на вопрос почему возникает циркулярное двойное лучепреломление и как следствие его—оптическая активность Этот вопрос по существу и не ставился в классической трактовке Френеля, так как этот вопрос выходил за пределы представлений волновой оптики, в рамках которой построено Френелем рассмотрение явлений оптической активности. Ответ на поставленный вопрос надо было искать, рассматривая процесс взаимодействия света с веществом. [c.482]

Согласно классической феноменологической Теории электричества и магнетизма параметры ец, усредненные во временном смысле, принимаются действительными некомплексными числами. Однако при взаимодействии электромагнитного излучения с веществом, воспринимающим это излучение, протекают быстропеременные во времени процессы, зависящие от концентрации частиц. Эти процессы сопровождаются изменениями электропроводности, плотности тока, образованием двойного электрического слоя и т. д. Отождествляя законы распространения света с законами распространения электромагнитной энергии, заметим, что сущность явлений при воздействии электромагнитной энергии на вещество наиболее полно отражают законы Снеллиуса и Максвелла. [c.75]

Согласно теории диссипативных систем и теории бифуркаций Пригожина, возникновение упорядоченной структуры из беспорядка означает неожиданное и резкое отклонение поведения системы от соответствующей термодинамической ветви, скачкообразное изменение свойств, получившее название "бифуркация". Возникновение бифуркаций связано с флуктуациями - беспорядочным, чисто случайным явлением, которое проявляется в определенных условиях и вызвано специфическими молекулярными свойствами микроскопических составляющих, т.е. тем, что по определению не учитывается равновесной термодинамикой и линейной неравновесной термодинамикой. В равновесных системах флуктуации симметричны, обратимы, случайны и образуют сплошной фон. Их эволюция может быть ограниченной и кратковременной, а поэтому они, как правило, не влияют на свойства системы. Известным исключением является флуктуация плотности, определяющая броуновское движение коллоидной частицы и классическое релеевское рассеяние света гомогенной средой. Общий характер равновесных процессов, в которых отсутствуют бифуркации, не зависит от особенностей внутреннего строения и взаимодействий микроскопических частиц. Именно благодаря этому обстоятельству равновесная термодинамика обладает единым теоретическим базисом - универсальной теорией, не учитывающей внутренних свойств элементарных составляющих и, следовательно, справедливой для всех процессов такого рода, и поэтому может строиться как наука исключительно на аксиоматической основе. [c.92]

В свете сказанного не имеет смысла вводить и такие термины, как например трехцентровая связь , если понятие химическая связь понимать в том смысле, как оно водится в классической теории. В классической теории строения химическая связь есть некоторое отношение двух атомов , причем имеется альтернатива, либо строение молекулы можно в основном описать посредством выделения сильных попарных взаимодействий (иными словами химических связей), тогда не может быть трехцентровых или многоцентровых связей, либо строение молекулы нельзя даже в основных чертах описать через посредство главных попарных взаимодействий атомов, тогда представление о химических связях отпадает, как отпадает классическая формула строения. Поэтому в смысле классического содержания понятия химическая связь термины многоцентровая или трехцентровая связи не могут быть истолкованы. [c.139]

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]

Настоящая статья представляет собой обзор, посвященный я-комплексной адсорбции, представление о которой было выдвинуто сравнительно недавно для объяснения механизма некоторых каталитических реакций [2—И]. Основные доказательства существования л-комплексных промежуточных соединений получены в результате изучения реакций дейтеро-водородного изотопного обмена ароматических соединений, поскольку попытка интерпретации этих реакций на основе классических представлений натолкнулась на серьезные трудности. В обзоре обсуждены недостатки классических ассоциативного и диссоциативного механизмов обмена,, предложенных впервые Хориути и Поляньи [12], а также А. Фаркашем и Л. Фаркашем [13—15]. Проведено, кроме того, квантовомеханическое рассмотрение л-комплексной адсорбции в свете теории переноса заряда и описаны два новых механизма обмена, основанных на этом виде взаимодействия. Обрисованы преимущества интерпретации каталитических обменных реакций с точки зрения я-комплексной адсорбции и приведены доказательства в пользу этой теории. Обсуждена также возможная роль я-комплексной адсорбции в реакции гидрогенизации и родственных процессах. [c.100]

Вопрос о состоянии сильных электролитов в растворе все еще остается одной из важных нерешенных проблем физической химии. Со времени генеральной дискуссии в Фарадеевском обществе 1927 г. решающих успехов в этой области не достигнуто. Ассоциация, возрастающая с концентрацией, влияет на электропроводность и термодинамические свойства растворов электролитов в том же направлении, что и усиление взаимодействия полей ионов при их сближении. Расчленить оба эти эффекта экспериментальными методами классической электрохимии пока не удалось. Сомнительно, чтобы и в будущем эти методы существенно способствовали решению задачи. Наоборот, новые пути исследования, которыми наука обогатилась за последние годы (электропроводность в сильных и высокочастотных полях, дифракция Х-лучей и электронов, рассеяние и рефракция света и др.), такие возможности открывают. Эти современные методы не дали еще, однако, ни в одном случае вполне однозначных результатов, что объясняется как недостаточной разработкой теории, так и ограниченностью экспериментальных возможностей. [c.218]

Отсюда следует, что свет с частотой v будет вызывать в атоме или молекуле, с которыми он взаимодействует, диполь, осциллирующий с той же самой частотой V. Согласно классической теории этот осциллирующий диполь должен излучать, т. е. рассеивать, свет той же частоты v, и, следовательно, в результате будет происходить релеевское рассеяние, для которого падающее и рассеянное излучение имеет одну и ту же частоту. [c.240]

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]

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]

В процессе физико-химических исследований было изучено много аспектов эффекта Фарадея [7—И]. Его открытие явилось важным доказательством электромагнитной природы света. С 1900 по 1920 г. основное внимание было направлено на изучение формы аномальной дисперсии MOB, так как различные приложения классической электронной теории приводили к разной частотной зависимости MOB. Вскоре после появления волновой механики анализ спектров высокого разрешения молекул простых газов был дополнен спектрами магнитного вращения (СМВ), в которых измерялась общая интенсивность света, пропущенного через скрещенные поляризаторы, между которыми помещен образец, находящийся внутри соленоида. В тот же период изучение температурной зависимости MOB кристаллических солей парамагнитных ионов при очень низких температурах позволило найти их магнитную восприимчивость, а из нее извлечь информацию о взаимодействии ионов с кристаллической решеткой [11]. Не так давно после успешных исследований естественной оптической активности и кругового дихроизма, в результате которых были получены ценные сведения о структуре ряда соединений [3—5], с целью получения той же информации вновь стали изучать MOB и МКД в полосах поглощения [12—33]. Значительный теоретический и практический интерес представляет также эффект Фарадея в ферритах [24], в полупроводниках [25, 26] и его применение для модуляции света [27—29]. [c.399]

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]

Эти и другие подобные факты привели к ломке классических представлений. Уже нельзя было рассматривать свет только как волны, но в то же время нельзя объяснить все световые эффекты на основе одной корпускулярной теории и в том и в другом случае ускользали от рассмотрения важнейшие его свойства. Оставалось только одно — рассматривать излучение как явление, обладающее одновременно свойствами и корпускулы и волны так в физике утвердилось понятие корпускулярно-волнового дуализма излучения. Свет (видимый или ультрафиолетовый) распространяется как волновое движение, но его поглощение атомами вещества происходит как взаимодействие частиц. Однако раз поглощение атомами энергии происходит порциями, следовательно, энергия самих атомов меняется не постепенно, а тоже порциями, т. е. скачкообразно и их энергетическое состояние имеет ряд прерывных значений, или, как говорят, квантуется. [c.25]

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]

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 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]

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]

Вообще говоря, все модели можно разделить на две группы одни рассматривают рефракцию (двойное круговое лученрелом-ление), другие — поглощение (круговой дихроизм). Для моделей первой группы требуется, чтобы свет вызвал ограниченные колебания какого-то количества зарядов вдоль различных направлений, так чтобы их совместные действия и взаимодействия были диссимметричны. Классическая теория рефракции и поляризуемости, по-видимому, удобна для таких моделей и позволяет проводить аналогии с хорошо изученными явлениями. По-видимому, следует честно сказать, что в большинстве этих моделей не проведено корреляции со свойствами поглощения, причем возбуждение рассматривается как несколько усиленное колебание. Модели, относящиеся ко второй группе, акцентируют внимание на движении одного электрона во времени и на диссимметрии процессов возбуждения. Здесь уже требуется квантовомеханический подход, а простые аналогии установить трудно. В этом случае обычное вращение в областях пропускания, или вращение, возникающее в результате переходов в недоступных для измерения областях спектра, отнесено к роли фона. [c.264]

Хорошо известно, что магнитная восприимчивость многих ве-цеств гораздо лучше описывается уравнением /. —С/(Т + Д), ем простым законом Кюри у = С/Т. Это выражение было полу-[ено Вейсом [49] на основании классической теории путем рассмо-рения взаимодействия элементарных магнитов или введением ак называемого молекулярного магнитного поля. Хотя в настоящее время Д уже не отождествляется с этим предполагаемым олем, но термин постоянная молекулярного поля сохранился, мы будем им пользоваться. Эта постоянная подробно рас-мотрена Ван-Флеком [3], Гортером [50—51], Крамерсом [52] многими другими. Большое внимание, которое ей уделяли, сосем не соответствует ее важности. В свете современных знаний начение д троякое. [c.95]

Разбор этих различных взаимодействий между электронамг приводит к выводу, что классические теории цветности недостаточны для объяснения спектров поглощения света. Ауксо-хромы и хромофоры в настоящее время лучше всего определяются по Брауде, как группы, имеющие р- или я-електроныи [c.245]

Тем не менее теория Куна была успешна применена для объяснения и предсказания ряда экспериментальных закономерностей. Положения теории Куна основывались на классической теории дисперсии. Кондон [27] заменил последнюю квантовомеханической теорией. По Куну, элементарная модель оптически активной молекулы, как показано на рис. 55, состоит из двух анизотропных осцилляторов А и С, обладающих неодинаковыми частотами и способных колебаться только в направлении, указанном стрелкой, вследствие направляющих воздействий соседних заместителей В и I) соответственно. Между А и С существует электронное связывающее взаимодействие, которое приводит, например, к наведенному резонансу в С, если входящий свет вызывает резонанс в А. В результате получается размытая полоса поглощения. Если же направления колебаний осцилляторов в и С не лежат в одной плоскости и они образуют произвольный угол (на рис. 55 от угол равен 90°), то отсюда как следствие вытекают цирку-шый дихроизм и оптическая активность. В зависимости от того, эдятся ли осцилляторы в фазе или не в фазе на 180°, меняется оптического вращения (-1-) или (—). Состояние фаз онре-)тся а) знаком связывающей силы, б) частотой воздействую-I света, в) соотношением частот осцилляторов в и С ( л > Ус А < с) И г) геометрической структурой осцилляторов, лпример, принимая, что расположение АСО постоянно, В мо- лет быть заменено в другой модели оптического антипода на 5. Из рис. 55 видно, что простейшая оптически активная молекула состоит из двух анизотропных осцилляторов. Она дисимметрична в соответствии с принципом Пастера и содержит четыре атома или радикала—А, В, С ж В,—образующих неплоскую структуру в согласии с концепцией Ван т Гоффа. Очевидно также, что наличие или отсутствие пятого атома, т. е. атома углерода, не является обязательным для создания оптически активной структуры. Его присутствие необходимо лишь по химическим причинам. Одно из наиболее важных предсказаний, сдаланных Куном, заключается в том, что вращающая способность должна пропадать в области длинных волн Герца и в области рентгеновских лучей и обладать максимальной величиной в ультрафиолетовой области [29, 31]. Повидимому, это подтверждается данными, полученными для кварца пластинка кварца толщиной 1 мм [c.197]

Для построения дисперсионной теории необходимо принять соответствующую молекулярную модель, при помощи которой можно изучить взаимодействие между излучением и материей. При помощи старейшей молекулярной модели КлаУзиуса—Мозотти (твердый шар с металлически-прово-дящей поверхностью, по которой свободно перемещаются заряды) можно, правда, объяснить преломление света, но не дисперсию, так как вследствие металлической проводимости должно происходить сильное затухание, и поэтому предложенная модель представляет собой систему, не способную к колебаниям. Вследствие этого Максвелл и Лорентц положили в ОСНОВУ классической дисперсионной теории другую молекулярную (атомную) модель. Эта модель, как и та, которая была использована выше для истолкования когезионных сил, состоит из положительных (теперь ядер атомов) и отрицательных зарядов (электронов). Эти заряды могут смещаться, вследствие чего под влиянием возникшего электрического поля наступает поляризация. Чтобы получить систему, способную к колебаниям, Максвелл и Лорентц принимают, что заряды в определенных местах удерживаются в состоянии покоя особыми силами , которые при возникающих нарушениях стремятся вернУть заряды обратно в состояние покоя. Цель построе- [c.112]

Согласно классической теории, причину диффузного рассеяния света следует искать только в колебании плотности среды, через которую проходит свет. Идеально правильные кристаллы по этой теории при абсолютном нУле не дают рассеяния, между тем как газообразные, жидкие и твердые вещества, не обладающие идеально правильной кристаллической формой, рассеивают. При этом природа рассеивающей среды никакой роли не играет рассеянный свет не вступает ни в какое особое взаимодействие с материей и имеет тот же спектральный состав, что и падающий свет. Процесс рассеяния, вызванный колебанием плотности, сокращенно называют как тиндалевским рассеянием, так и р э л е е в-ским рассеянием. Однако тщательные исследования рассеянного света, проведенные Раманом [9] в 1928 г., показали, что тиндалевское рассеяние не является единственным эффектом, наблюдаемым при процессе рассеяния. Кроме спектральных линий падающего света, которые наблюдаются в виде интенсивных линий в рассеивающемся свете, направленном перпендикулярно к падающему, у каждой линии отмечаются слабые спутники. Таким образом, из каждой линии образуется спектр, который в отношении числа, расстояния и интенсивности линий зависит от природы среды рассеяния. Для каждого же данного вещества спектр любой линии остается одинаковым. Разность частот Лv между главной линией (рэлеевской) и ее спутниками (раман-линиями) всегда одна и та же. Она соответствует собственным частотам данного вещества, расположенным в инфракрасной области спектра. Другими словами, данная разность частот Ау не зависит от частоты возбуждающего излучения. Таким образом, при рассеянии возникает свет, который, кроме света первоначальной длины волны, содержит еще свет других длин волн. В общем, раман-линии расположены по отношению к главной линии в области более длинных волн реже встречаются линии, которые находятся в коротковолновой области спектра. Последние называют фиолетовыми или антистоксовыми линиями. Это наименование введено в соответствии со способом обозначения при флуоресценции для нее за чрезвычайно редкими исключениями выполняется закон Стокса, согласно которому спектр флуоресценции всегда располагается с длинноволновой стороны возбуждающей частоты. Кроме этого, раман-эффект ничего общего с явлением флуоресценции не имеет общность обоих явлений состоит единственно в том, что свет после прохождения через среду обладает другой частотой, чем падающий. [c.121]