Cтраница 2
Эту частоту vs ( или линию в спектре) называют стоксовой или красным спутником. [16]
Красные спутники появляются, когда при рассеянии света молекулы из основного состояния переходят в возбужденное, а фиолетовые - наоборот, когда возбужденные молекулы при рассеянии фотонов переходят в основное, отдавая лишнюю энергию фотонам. Так как в обычных условиях большинство молекул находится в невозбужденном колебательном состоянии, то интенсивность красных спутников значительно больше, чем фиолетовых. [17]
Таким образом, рассеяние на молекулах, находящихся в нижнем энергетическом состоянии, дает красные спутники, рассеяние на возбужденных молекулах дает фиолетовые спутники. Так как возбужденные молекулы составляют всегда небольшую долю всех молекул, акты рассеяния, соответствующие появлению красных спутников, происходят гораздо чаще, что и приводит к большой интенсивности этих спутников. Сростом температуры вещества доля возбужденных молекул растет и происходит уменьшение ассиммет-рии интенсивностей спутников, наблюдаемое на опыте. [18]
Из рис. 7 видно, что спектральные линии комбинационного рассеяния располагаются симметрично по отношению к спектральной линии падающего света. Линии комбинационного рассеяния, имеющие большие длины волн KOMS, чем длина волны падающего света пад, называются красными спутниками, линии меньших длин волн носят название фиолетовых спутников. Интенсивность красных спутников в обычных условиях превосходит интенсивность фиолетовых спутников. [19]
Из рис. 7 видно, что спектральные линии комбинационного рассеяния располагаются симметрично по отношению к спектральной линии падающего света. Линии комбинационного рассеяния, имеющие большие длины волн KOMS, чем длина волны падающего света пад, называются красными спутниками, линии меньших длин волн носят название фиолетовых спутников. Интенсивность красных спутников в обычных условиях превосходит интенсивность фиолетовых спутников. [20]
В нормальном колебательном энергетическом состоянии с энергией всегда находится больше молекул, чем в возбужденных состояниях. Поэтому рассеяние кванта / iv0, сопровождающееся переходом молекул наверх, в возбужденные состояния, более вероятно, чем рассеяние на возбужденных молекулах, сопровождающееся переходом вниз, в нормальное состояние. Это значит, что интенсивность красных спутников должна быть больше, чем фиолетовых. При нагревании увеличивается число молекул, находящихся на верхних, возбужденных энергетических уровнях. [21]
Фотон, пролетающий через кристаллическую решетку, может возбудить в ней фонон одной из частот оптической ветви кристалла. На это фотон израсходует часть своей энергии, вследствие чего его частота уменьшается - возникает красный спутник. Если в кристалле уже был возбужден фонон, пролетающий фотон может поглотить его, увеличив за этот счет свою энергию, - возникает фиолетовый спутник. [22]
Фотон, пролетающий через кристаллическую решетку, может возбудить в ней фонон. На это фотон израсходует часть своей энергии, вследствие чего его частота уменьшится - возникает красный спутник. Если в кристалле уже был возбужден фонон, пролетающий фотон может поглотить его, увеличив за этот счет свою энергию, - возникает фиолетовый спутник. [23]
В большинстве случаев имеет место упругое соударение, а так как масса молекулы много больше массы фотона, то энергия падающего фотона не изменяется и в рассеянном спектре наблюдаются линии падающего света, которые мы называем основными. Однако наряду с таким рассеянием возможно и рассеяние с частичным изменением энергии фотона. При столкновениях фотон может или отдать часть своей энергии молекуле и перевести ее из нормального состояния в возбужденное, или же получить энергию от молекулы, переходящей из возбужденного состояния в нормальное. В первом случае рассеянный фотон будет обладать меньшей частотой - образуется красный спутник; во втором случае - большей частотой и образуется фиолетовый спутник. При этом следует иметь в виду, что энергия молекулы может изменяться только дискретно. Допустим, что на возбуждение молекулы требуется затратить некоторую энергию А; такое же количество энергии молекула отдает, переходя в нормальное состояние. [24]
Поэтому интенсивность фиолетовых спутников должна быть меньше, чем красных, С повышением температуры заселенность молекулами возбужденных энергетических состояний возрастает. Поэтому возрастает и вероятность рассеяния фотона с переводом молекулы из возбужденного состояния в нормальное. Другими словами, с повышением температуры возрастает интенсивность фиолетовых спутников. Число же молекул, находящихся в нормальном колебательном энергетическом состоянии, мало меняется с повышением температуры. Поэтому интенсивность красных спутников практически мало меняется при нагревании. [25]
Явление комбинационного рассеяния можно объяснить, рассматривая его как результат взаимодействия светового фотона с молекулой; при этом фотоны могут изменять направление движения, что и приводит к рассеянию света. В большинстве случаев имеет место упругое соударение, а так как масса молекулы много больше массы фотона, то энергия падающего фотона не изменяется и в рассеянном спектре наблюдаются линии падающего света, которые мы называем основными. Однако наряду с таким рассеянием возможно и рассеяние с частичным изменением энергии фотона. При столкновениях фотон может или отдать часть своей энергии молекуле и перевести ее из нормального состояния в возбужденное, или же получить энергию от молекулы, переходящей из возбужденного состояния в нормальное. В первом случае рассеянный фотон будет обладать меньшей частотой - образуется красный спутник; во втором случае-большей частотой и образуется фиолетовый спутник. При этом следует иметь в виду, что энергия молекулы может изменяться только дискретно. [26]
Явление комбинационного рассеяния можно объяснить, рассматривая его как результат взаимодействия светового фотона с молекулой; при этом фотоны могут изменять направление своего движения, что и приводит к рассеянию света. В большинстве случаев имеет место упругое соударение, а так как масса молекулы много больше массы фотона, то энергия падающего фотона не изменяется и в рассеянном спектре наблюдаются линии падающего света, которые мы называем основными. Однако наряду с таким рассеянием возможно и рассеяние с частичным изменением энергии фотона. При столкновениях фотон может или отдать часть своей энергии молекуле и перевести ее из нормального состояния в возбужденное, или же получить энергию от молекулы, переходящей из возбужденного состояния в нормальное. В первом случае рассеянный фотон будет обладать меньшей частотой - образуется красный спутник; во втором случае - большей частотой и образуется фиолетовый спутник. При этом следует иметь в виду, что энергия молекулы может изменяться только дискретно. [27]
Поэтому интенсивность фиолетовых спутников должна быть меньше, чем красных. С повышением температуры заселенность молекулами возбужденных энергетических состояний возрастает. Поэтому возрастает и вероятность рассеяния фотона с переходом молекулы из возбужденного состояния в нормальное. Другими словами, с повышением температуры возрастает интенсивность фиолетовых спутников. Число же молекул, находящихся в нормальном колебательном энергетическом состоянии, мало меняется с повышением температуры. Поэтому интенсивность красных спутников практически мало меняется при нагревании. [28]
Поскольку число молекул, находящихся в возбужденных энергетических состояниях, обычно меньше, чем число молекул в нормальном колебательном состоянии, очевидно, что вероятность рассеяния кванта hv0 с увеличением частоты на vx меньше, чем вероятность обратного перехода из нормального состояния в возбужденное. Поэтому интенсивность фиолетовых спутников должна быть меньше, чем красных. С повышением температуры заселенность молекулами возбужденных энергетических состояний возрастает. Поэтому будет расти и вероятность рассеяния фотона с переводом молекулы из возбужденного состояния в нормальное. Число же молекул, находящихся в нормальном колебательном энергетическом состоянии, мало меняется с повышением температуры. Поэтому интенсивность красных спутников практически мало меняется при нагревании. Из сказанного выше следует, что сдвиг частот в спутниках при комбинационном рассеянии совпадает с частотами колебаний в молекулах, лежащими в инфракрасной области спектра. Однако это совпадение наблюдается не всегда. В ряде случаев сдвиг частот, наблюдаемых при комбинационном рассеянии, не совпадает с частотами в инфракрасном спектре молекулы. [29]
Поскольку число молекул, находящихся в возбужденных энергетических состояниях, обычно меньше, чем число молекул в нормальном колебательном состоянии, очевидно, что вероятность рассеяния кванта AVQ с увеличением частоты v меньше, чем вероятность обратного перехода из нормального состояния в возбужденное. Поэтому интенсивность фиолетовых спутников должна быть меньше, чем красных. С повышением температуры заселенность молекулами возбужденных энергетических состояний возрастает. Поэтому возрастает и вероятность рассеяния фотона с переходом молекулы из возбужденного состояния в нормальное. Другими словами, с повышением температуры возрастает интенсивность фиолетовых спутников. Число же молекул, находящихся в нормальном колебательном энергетическом состоянии, мало меняется с повышением температуры. Поэтому интенсивность красных спутников практически мало меняется при нагревании. Из сказанного выше следует, что сдвиг частот в спутниках при комбинационном рассеянии совпадет с частотами колебаний молекулы, лежащими в инфракрасной области спектра. Однако это совпадение наблюдается не всегда. В ряде случаев сдвиг частот, наблюдаемых при комбинационном рассеянии, не совпадает с частотами в инфракрасном спектре молекул. Возможен и такой случай, когда частоты поглощения, наблюдаемые в инфракрасном спектре молекулы, не проявляются в спектрах комбинационного рассеяния. Дело здесь в том, что для излучения ( и поглощения) молекулой электромагнитных волн необходимо, чтобы молекула, ведущая себя в этом случае как диполь, изменяла дипольный момент ре. Для комбинационного рассеяния света, связанного с модулированием падающей волны, это условие не обязательно. [30]