Поглощение - световой квант
Cтраница 1
Поглощение световых квантов твердым телом осуществляется с помощью двух механизмов. Первый приводит к взаимодействию оптических квантов с электронами. Второй механизм передачи энергии осуществляет возбуждение колебания решетки. [1]
При поглощении светового кванта атом переходит в неустойчивое возбужденное состояние. Существует ряд процессов, ведущих к распаду этого состояния. Главные из них - спонтанное возвращение атома в нормальное состояние, сопровождаемое излучением фотона той же частоты, что и поглощенный ( резонансная флуоресценция); спонтанный переход на промежуточный уровень при излучении фотона меньшей частоты; переход на более нижний ( или более высокий) энергетический уровень в результате тушащих ( или возбуждающих) столкновений с другими атомами, молекулами или электронами; вынужденное излучение под воздействием другого фотона той же частоты. Одним из основных результатов таких процессов является излучение фотонов оптически возбужденными атомами, которое называют атомной флуоресценцией. [2]
 |
Схема формирования полос поглощения ( а и люминесценции ( б сложных молекул. [3] |
На рис. 67 поглощение световых квантов различной величины обозначено стрелками, идущими снизу вверх, а излучение квантов люминесценции стрелками, направленными вниз. В этом случае, стрелки между нижними колебательными уровнями 0 и 0 электронных состояний I и II соответствуют чисто электронному переходу, а их длина пропорциональна частоте чисто электронного перехода уэл - Из рис. 67 видно, что разности частот линий поглощения дают расстояния между колебательными уровнями возбужденного электронного состояния / /; о строении невозбужденного электронного состояния / можно судить по разностям частот линий излучения. [4]
На рис. 184 поглощение световых квантов различной величины обозначено стрелками, идущими вверх, а излучение квантов люминесценции-стрелками, направленными вниз. Из рис. 184 видно, что разности частот линий поглощения дают расстояния между колебательными уровнями верхнего электронного состояния; о строении нижнего электронного состояния можно судить по разностям частот линий излучения. [6]
Когда в результате поглощения светового кванта частоты VAB атом или более сложная система переходит от уровня энергии А к уровню энергии В, обратные возможные переходы зависят от числа уровней энергии между Л и В. Если нет промежуточных уровней, система может возвратиться в состояние А только через излучение кванта той же частицы VAB. Это называется резонансным излучением. А и В, возвращение в А может происходить по ступеням. На каждой ступени в таком случае энергия должна быть меньше, чем для прямого процесса, и частота эмиссионного излучения ( v e / / i) будет меньше, чем поглощенного. Это лежит в основе эмпирического закона Стокса, что частота флуоресцирующего излучения меньше ( в пределе равна) частоты активирующей радиации. Конечно, не обязательно, чтобы все ступени возвращения к начальному состоянию шли через эмиссию. Возможен перенос энергии через столкновение с другими молекулами. [7]
Фотохимическая реакция протекает с поглощением световых квантов, в результате чего образуются активные атомы хлора ( стр. Скорость реакции зависит, кроме концентрации реагентов, от интенсивности и спектрального состава лучей, прозрачности среды, наличия примесей. Некоторые примеси ( тиофен, толуол, кислород и др.) тормозят фотохимическую реакцию. [8]
Эта цепная реакция начинается с поглощения светового кванта ( фотона) молекулой хлора. [9]
Электроны, освобожденные в результате поглощения световых квантов, могут также быть захвачены вакантными бромными узлами с образованием / - центров. Это явление объясняет, почему квантовый выход, который неоднократно определялся ранее, часто оказывался меньше единицы. [10]
Наиболее важное следствие теории состоит а том, что при поглощении энергичных световых квантов возможно рождение пары электрон позитрон, и наоборот, две такие частицы могут объединиться, порождая пару световых квантов. Электрон и позитрон могут также в течение короткого времени перед аннигиляцией находиться в метастабильном связанном состоянии. Это состояние, называемое позитронием, подобно атому водорода, но роль протона в нем играет позитрон. Дираку, первый процесс состоит на деле в том, что электрон поднимается из состояния с отрицательной энергией, а во втором он падает с высшего состояния в дырку. В настоящее время оба процесса уверенно демонстрируются на опыте. [11]
Согласно теории фотолиза бромида серебра, предложенной Герни и Моттом [3], поглощение светового кванта бромидом серебра освобождает электрон из иона брома, оставляя на месте последнего положительную дырку. Как электрон, так и дырка обладают весьма большой подвижностью. Эта теория сохраняет свое значение до настоящего времени. Однако теория Герни и Мотта недостаточно разработана, чтобы объяснить образование скрытого изображения: необходимо объяснить механизм захвата первых электронов, если в исходном состоянии серебро отсутствует. Очевидно, нехватает теории сенсибилизации, которая ответила бы на вопрос: служат ли упомянутые выше сенсибилизаторы ловушками электронов, или дырок, или тех и других одновременно. [12]
Выход фотоэлектронов с поверхности катодов Sb - Cs и Ag - Cs по Хлебникову имеет место благодаря поглощению световых квантов в первой полностью заполненной энергетической зоне, так как в зоне проводимости при комнатной температуре слишком мало электронов, чтобы их выход в вакуум или газ под действием света мог быть обнаружен. [13]
Как и инфракрасные спектры, спектры комбинационного рассеяния ( КР) возникают вследствие изменения колебательного состояния молекул при поглощении световых квантов. Однако вероятности переходов между колебательными уровнями в явлениях рассеяния видимого света и поглощения инфракрасной радиации существенно различаются. В то время как интенсивности инфракрасных полос поглощения определяются значениями производной от момента электрического диполя по колебательной координате, яркость линий комбинационного рассеяния зависит от величины аналогичной производной поляризуемости. Поэтому могут оказаться различными не только контуры спектрограмм, но и наборы частот: колебания, неактивные в инфракрасных спектрах, обычно дают весьма яркие линии в спектрах КР, и наоборот. [14]
Как и инфракрасные спектры, спектры комбинационного рассеяния ( КР) возникают вследствие изменения колебательного состояния молекул при поглощении световых квантов. Однако вероятности переходов между колебательными уровнями в явлениях рассеяния видимого света и поглощения инфракрасной радиации существенно различаются. В то время как интенсивности инфракрасных полос поглощения определяются значениями произ водной от момента электрического диполя по колебательной координате, яркость линий комбинационного рассеяния зависит от величины аналогичной производной поляризуемости. Поэтому могут оказаться различными не только контуры спектрограмм, но и наборы частот: колебания, неактивные в инфракрасных спектрах, обычно дают весьма яркие линии в спектрах КР, и наоборот. [15]
Страницы: 1 2 3 4