Cтраница 4
Высокая населенность возбужденных молекулярных состояний, достигаемая их селективным возбуждением с помощью лазеров, значительно облегчает применение свободных от доплеровского уширения методов высокого разрешения для детального исследования этих состояний. Поскольку возбужденные состояния играют важную роль во многих химических реакциях, знание их структур и внутренней динамики полезно при изучении кинетики реакций. В этом разделе мы кратко изложим основные принципы следующих методов: спектроскопии квантовых биений, пересечения молекулярных уровней и двойного резонанса. [46]
При длине волны около 5 - 10 - 5 см и температуре 5 - Ю5 К для водородного источника получается доплеровское уширение около 2 5 - 10 - ч см, что примерно в Ю3 раз больше естественной ширины линии. [47]
Например, при работе с изолированными спектральными линиями от обычных источников излучения, когда имеется как ударное, так и доплеровское уширение линии, толщина пластинок обычно должна быть меньше миллиметра. Если используется излучение лазера, то толщина пластинок может составлять сантиметры в зависимости от степени когерентности лазерного излучения. [48]
Среди многочисленных факторов, влияющих на форму спектральной линии, самыми важными в инфракрасной области являются уширение за счет соударений и доплеровское уширение. Уширение первого типа происходит из-за возмущающего влияния соседних молекул газа, и поэтому его иногда относят к уши-рению за счет давления. Доплеровское уширение является следствием теплового движения излучающих молекул газа. Оно определяет форму спектральных линий при высоких температурах и ( или) низких давлениях. [49]
Из этого выражения следует: а) чем выше температура среды, тем больше средняя скорость теплового движения атомов и поэтому тем больше доплеровское уширение; б) для легких атомов доплеровское уширение более значительно. [50]
Таким образом, имеются две причины, искажающие форму и положение резонансной линии, - потери энергии у-кванта на отдачу R и доплеровское уширение линии D. Однако в кристалле, если энергия у-кванта будет восприниматься всей решеткой, то R мало и линия излучения ( поглощения) оказывается несмещенной. Кроме того, при малых значениях энергии отдачи пропадает и доплеровское уширение резонансной линии, поскольку переход от энергии отдачи отдельного ядра к энергии отдачи всего кристалла означает переход к таким условиям, когда доплеровская ширина линии D оказывается много меньше естественной ее ширины. [51]
Многие молекулярные спектры поглощения в видимой и ультрафиолетовой областях соответствуют электронным переходам с такой высокой плотностью линий, что среднее расстояние между ними меньше доплеровского уширения. Отсюда следует, что при использовании спектроскопии, ограниченной доплеровским уширением, они всегда представляют собой квазинепрерывные спектры. Вся информация о молекулярной структуре, которую можно в принципе получить из положения линий и расстояния между ними, в этом случае маскируется доплеровским уширением. Для того чтобы разрешить отдельные линии и исследовать структуру возбужденных электронных состояний, разработана спектроскопия, свободная от доплеровского уширения и ограниченная только естественной шириной линии. [52]
Если предположить, что излучающий газ гравитационно связан с ЧД, то с учетом вириала теоремы ( при ряде модельных предположений) по доплеровскому уширению разрешенных линий можно грубо определить массу ЧД. [53]
Между двумя линиями поглощения образуется аномальный провал, так как эти две линии имеют одинаковый верхний энергетический уровень и перекрываются друг с другом из-за доплеровского уширения в обычном эксперименте по определению поглощения. Для некоторого подмножества доплеровских скоростей сильный лазерный пучок совпадает с одним переходом, а зондирующий пучок - с другим, когда лазерные пучки настроены на некоторую среднюю длину волны между двумя этими переходами. Поскольку сигнал обусловлен разностью поглощений, в зависимости от того, включен или выключен сильный пучок, на рис. 3.4 появляется пик, направленный вверх в тех случаях, когда сильный пучок уменьшает населенность нижнего уровня, вызывая уменьшение поглощения зондирующего пучка этими атомами. [54]
![]() |
Спектроскопия двойного оптического резонанса с использованием. [55] |
Поскольку поглощение второго поля определяется молекулами, находящимися на уровне 2 и имеющими узкий интервал компонент скорости Дог, то сигнал двойного резонанса в сущности не имеет доплеровского уширения, если обе волны распространяются через образец параллельно или антипараллельно. [56]