Поглощение - энергия - электромагнитное поле
Cтраница 2
При столкновении электронов с нейтральными молекулами и ионами происходит, можно сказать, потеря импульса электронами. Это вызывает поглощение энергии электромагнитного поля. Будем считать, что электрон, движущийся со скоростью dr / dt, полностью передает при столкновении свой импульс mdr / dt некоторой массивной частице. Если среднее число соударений электронов с тяжелыми частицами за единицу времени есть v, то в уравнение (14.13) надо ввести дополнительный член vm dr / dt, посредством которого учитывается соответствующее изменение импульса в единицу времени. [16]
Он заключается в следующем: парамагнитное вещество подвергают одновременному воздействию двух магнитных полей: сильного постоянного поля Я и перпендикулярного к нему переменного поля Яш. При определенных значениях напряженности поля Я наблюдаются резкие максимумы поглощения энергии электромагнитного поля. [17]
Пусть пучок мощного электромагнитного излучения ( например, пучок света от лазера непрерывного действия или пучок сверхвысокочастотного радиоизлучения) пронизывает покоящийся газ. В обычных условиях многие газы почти прозрачны для электромагнитного излучения и не взаимодействуют с ним. Однако, если на пути пучка поместить поглощающий излучение слой, то в этом слое за счет поглощения энергии электромагнитного поля начнется выделение тепловой энергии. Таким слоем может служить область самого газа, если газ в этой области нагреть до высокой температуры, при которой он становится ионизованным ( превращается в плазму) и сильно поглощает электромагнитное излучение. В зависимости от температуры, до которой нагревается в области поглощения излучения и выделения тепла плазма ( при разной плотности потока энергии в пучке, достаточной для ионизации газа, это могут быть десятки тысяч, сотни тысяч и даже миллионы градусов), действуют те или иные упомянутые ранее механизмы передачи тепла близлежащим слоям газа. Нагреваясь, эти слои сами становятся способными поглощать электромагнитную энергию; в результате зона тепловыделения в газе перемещается навстречу пучку излучения. По аналогии с горением химически реагирующих смесей описанное явление получило название-в случае, если источником излучения служит лазер - светового ( лазерного) горения. [18]
Принцип магнитного резонанса лежит в основе различных экспериментальных методов исследования твердого тела. Основные принципы магнитного резонанса являются общими для твердых тел и молекул. Если поместить ансамбль частиц, имеющих магнитный момент, в магнитное поле, энергетические уровни ядер и электронов в соответствии с эффектом Зеемана расщепятся на несколько подуровней. При поглощении энергии электромагнитного поля происходят переходы между этими подуровнями, а за счет процесса релаксации достигается равновесная заселенность спиновых подуровней. [19]
 |
Расщепление энергетического уровня на два подуровня. [20] |
Спонтанные переходы между подуровнями одного и того же уровня маловероятны. Однако, если помимо постоянного магнитного поля, которым обусловлен эффект Зеемана, на вещество воздействует переменное электромагнитное поле, такие переходы могут осуществляться индуцирование. Для этого необходимо, чтобы частота переменного электромагнитного поля совпадала с частотой фотона, соответствующего разности энергий между расщепленными подуровнями. При этом наблюдается поглощение энергии электромагнитного поля, которое называется магнитным резонансом. [21]
Молекулы, атомы, ионы и электроны образуют микросистему, движение и ориентация микрочастиц которой определяют энергетическое состояние или энергетические уровни. Внутренняя энергия микрочастиц квантована. Они могут переходить только с одного энергетического уровня на другой. Если конечная внутренняя энергия микросистемы при воздействии на нее электромагнитных колебаний больше начальной энергии, то разность между ними пополняется за счет поглощения энергии электромагнитного поля. И наоборот, если энергия отдается электромагнитному полю, происходит излучение и конечное состояние системы соответствует меньшей энергии, чем начальное. [22]
Магнитный момент у атомов или молекул может быть обусловлен; круговыми токами в электронной оболочке и неспаренным электронным спином. Вещества, которые обладают магнитными моментами такого рода, называются парамагнитными. В молекулах различных веществ, в том числе в большинстве полимеров, электронный парамагнитный момент скомпенсирован. Такие вещества называются диамагнитными. Однако атомные ядра, например водорода и фтора, обладают собственными магнитными моментами, связанными с их спинами. Поэтому в диамагнитных веществах поглощение энергии электромагнитного поля может осуществиться только магнитными моментами ядер. Магнитные моменты атомных электронов на три порядка больше, чем ядерные магнитные моменты, поэтому резонансные частоты при магнитном резонансе на электронах значительно выше, чем резонансные частоты на ядрах, что-определяет для этих методов различие радиотехнических схем. [23]
Страницы: 1 2