Возбуждения в твердом теле молекулярные

Инертные газы послужили Френкелю [305, 306] первой моделью для построения теории бестоковых коллективных возбуждений в твердых телах (теория экситонов). Однако оказалось, что первоначальные идеи Френкеля применимы к кристаллам инертных газов с очень большими оговорками. В молекулярных кристаллах ароматических соединений первые электронные возбуждения (3 — 4 эв) соответствуют квантовым переходам сравнительно хорошо изолированных я-электронов молекул. В атомах же инертных газов первые электронные возбуждения (8,44 эв — в ксеноне, 10,03 56 —в криптоне, 11,61 5в —в аргоне и 1,1 эв в неоне) соответствуют квантовым переходам самых внешних электронов. При этих возбуждениях электроны переходят, соответственно, в бр-, 5р-, 4р- н Зр-атомные состояния со средним радиусом, значительно превышающим радиус основного состояния атома. В связи с этим межатомное перекрывание возбужденных состояний в кристалле весьма велико. Приближение Гайтлер — [c.347]

Электроны во внешних оболочках атомов, молекул, кристаллических структур или электроны в плазме могут осуществлять неупругое рассеяние электромагнитного излучения на молекулярных колебаниях, на оптических и акустических колебаниях кристаллов или на других возбужденных состояниях твердых тел и плазменных систем. Если коэффициент усиления принимает достаточно большие значения, то всегда присутствующие оптические потери могут быть скомпенсированы, и тогда становится возможным переход от спонтанного к вынужденному рассеянию при этом свойства рассеянного излучения качественно изменяются (ср. ч. I, разд. 4.21). Вынужденное комбинационное рассеяние может быть обнаружено на большом числе частиц, квазичастиц и возбужденных состояний и влечет за собой большое многообразие явлений [3.1-10,3.1-11]. В дальнейших рассуждениях данного раздела будет рассмотрен эффект комбинационного рассеяния на колебаниях молекул, комбинационное рассеяние на длинноволновых оптических фотонах н на фонон-поляритонах, а также комбинационное рассеяние, связанное с процессами переворачивания спинов электронов в полупроводниках. [c.350]

В сложных молекулах и в твердых телах могут происходить разнообразные релаксационные процессы. Возникает вопрос о пригодности простой двухуровневой схемы для описания воздействия этих систем на световые импульсы, находящиеся в резонансе с молекулярным переходом, или о необходимости применения многоуровневой модели для понимания такого воздействия. Приведем пример. В качестве насыщаемых поглотителей очень часто используются молекулы органических красителей, в которых, согласно принципу Франка — Кондона, наиболее эффективное возбуждение происходит при переходе не в бесколебательное возбужденное электронное состояние, а на некоторый высокий колебательный уровень этого электронного состояния. По этой причине молекула отдает при релаксации как электронную, так и колебательную энергию и проходит при этом с большей вероятностью релаксационный путь, идущий через бесколебательное состояние возбужденного электронного уровня (фиг. 60). В работе [3.21-8] исследовано взаимодействие таких молекул со световыми импульсами при различных соотношениях между длиной импульса и отдельными временами релаксации. Было показано, что воздействие этих молекул на световые импульсы может [c.430]

Другим видом дефектов в кристалле является экситон, представляющий собой нейтральное возбужденное состояние электрона до уровня, энергия которого ниже энергии ионизации. В ковалентном или ионном кристалле экситон можно рассматривать как слабо связанные между собой электрон зоны проводимости и дырку, образующие в целом нейтральный центр, который тем не менее не находится в основном состоянии (если бы это было так, электрон должен был вернуться в валентную зону и рекомбинировать с дыркой). Это состояние в известной степени аналогично возбужденному состоянию атома водорода, в котором электрон и протон еще остаются связанными. В молекулярных кристаллах экситон также представляет собой локальное электронное возбужденное состояние, возникающее в результате возбуждения одной молекулы. Экситоны могут двигаться в твердом теле за счет диффузии связанной пары электрон —дырка или за счет переноса молекулярного возбуждения от одной молекулы к другой. Экситоны могут иметь значительное время жизни, по истечении которого они переходят в состояние с более низким уровнем энергии время жизни является характеристическим для (нестабильных) частиц. [c.68]

Современные пико- и фемтосекундные лазерные системы позволяют практически с исчерпывающей полнотой исследовать физику релаксации энергии и фазы оптического возбуждения в сложных молекулах н твердых телах, разработать прямые экспериментальные методы изучения молекулярной динамики. [c.239]

Молекулярное рассеяние света и фотолюминесценция относятся, в отличие от теплового излучения твердых тел, к неравновесным типам свечения. Это означает, что заселение возбужденных уровней определяется не тепловыми процессами, и свечение объекта в видимом диапазоне спектра может быть получено при низких температурах (вплоть до криогенных). [c.49]

Рассматривая элементарные возбуждения в магнитных твердых телах, мы охватываем только одну часть важных явлений магнетизма. Поэтому мы расширим это рассмотрение в 40, где кратко опишем приближение молекулярного поля. Последнее существенно для объяснения свойств ферромагнетиков вблизи точки Кюри. [c.157]

Упругое поведение твердых тел зависит от температуры, т.к. тепловое возбуждение влияет на межатомные связи и на перестройку атомов под действием направленных напряжений. В этом случае молекулярные атомы и твердые тела ведут себя совершенно различно. [c.35]

Совершенно очевидно, что такие ультракороткие импульсы (УКИ) дали исследователям уникальную возможность прямого наблюдения и измерения самых различных быстропротека-ющих процессов с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Содержанием актуальнейшей области квантовой радиофизики и электроники, условно называемой пикосекундные явления , стали не только проблемы получения УКИ, но также их многочисленные применения в различных областях научных исследований. Это прежде всего так называемая пикосекундная спектроскопия, т. е. спектроскопия с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Исследования проводятся по схеме возбуждение—проба , а именно образец первым (возбуждающим) импульсом переводится в исследуемое состояние, а с помощью второго (пробного), задержанного на нужный промежуток времени, фиксируется измененное состояние. По такой методике были проведены многочисленные исследования в области физики твердого тела, молекулярной физики, фотохимии и фотобиологии. В области электроники УКИ дают возможность точных измерений временных характеристик фотоприемников. Продемонстрирована возможность создания миниатюрных оптоэлектронных устройств с пикосекундным быстродействием. Поскольку УКИ несут значительную интенсивность в когерентных пучках, их с успехом используют для изучения нестационарных явлений нелинейной оптики и взаимодействия лазерного излучения с веществом. [c.5]

Двигаясь ещё дальше вправо, мы приходим к молекулярным, твёрдым телам, которые описываются более удовлетворительно приближением Гайтлера-Лондона, чем приближением Блоха, поскольку в этом случае функдии Гайтлера-Лондона примерно такие же, как функш1И свободных молекул. Наинизший уровень твердого тела как целого является сингу-летным, а более высокие уровни, лежащие ниже границы ионизации, преимущественно группируются в узкие полосы возбуждения. [c.497]

Таким образом, А можно рассчитать из молекулярной теплоёмкости. Из последнего соотношения мы видим, что на А существенно влияют только те части системы, которые дают заметный вклад в удельную теплоёмкость. Так как удельная теллоёмкость простых металлов и изоляторов при температурах выше характеристической удовлетворяет закону Дюлонга и Пти, то отсюда следует, что электроны не обусловливают заметной части теплоёмкости, и, значит, обычно имеющие место электронные возбуждения не влияют на фазовые переходы в этих твердых телах. Этого нельзя сказать про вещества, содержащие атомы [c.513]

Экситоны в молекулярных кристаллах. Молекулярные кристаллы могут служить примерами тех веществ, в которых могут образовываться френкелевские экситоны, т. е. экситоны, отвечающие модели сильной связи. В молекулярных кристаллах ковалентная связь внутри молекулы значительно сильнее ван-дер-ваальсовой связи между молекулами. Линии спектра поглощения молекулярного кристалла, обусловленные возбуждением электронов внутри отдельных молекул, будут проявляться в спектре кристаллического твердого тела как экситонные линии, часто несколько смещенные по частоте. При низких температурах спектр весьма четкий, хотя там основные линии могут иметь тонкую структуру и таким образом отличаться от линий обычного спектра молекулы ). В кристаллах этого типа [c.639]

Синхротронное излучение (СИ),. возникающее при работе синхротронов и накалителей электронов, дает возможность проводить фундаментальные научные исследования в областях спектра, которые до последнего времени не были обеспечены достаточно мощными источниками излучения, например в рентгеновской и мягкой рентгеновской областях, в области вакуумного ультрафиолета. Мы уже говорили, что синхротроны и накопители электронов являются источниками мощного электромагнитного излучения, имеющего непрерывный спектр от инфракрасной до рентгеновской области, острую направленность, высокую степень поляризации. Благодаря этим свойствам синхротронное излучение стало важным средством исследований в физике твердого тела, -в атомной и молекулярной физике, в радиационной и фотохимии, в молекулярной биологии, во внеатмосферной астрономии и др. Весьма перспективно применение синхротронного излучения для исследования высоко-энергетических возбуждений в физике и химии. Благодаря высокой по сравнению с рентгеновскими трубками интенсивности и поляризации СИ открывает новые пути исследования, особенно важные для быстро развивающихся областей современной науки, особенно молекулярной биологии, физики поверхности, физики фазовых переходов и др. Важную роль играет СИ в нелинейной оптике (накачка лазеров синхротронным излучением, разработка лазеров на свободных электронах и др.). Разработаны уже и важные технологические применения СИ, прежде всего рентгеновская литография в микроэлектронике. Практике применения синхротронного излучения в эксперименте посвящены десятки обзоров в научных журналах, число публикаций по применению СИ растет с каждым годом, превышая в настоящее время две тысячи работ. [c.211]

СИ-спектроскопия в настоящее время включает в себя спектральные области от инфракрасной до рентгеновской в завиоимости от объекта исследования — атомную, молекулярную и спектроскопию твердого тела в зависимости от объекта регистрации — фотонную, электронную, ионную. При регистрации взаимодействия падающего пучка фотонов измеряются поглощение, отражение (т. е. в итоге оптические константы) й рассеяние. При регистрации результатов взаимодействия излучения с веществом измеряются спектры действия СИ — это спектры возбуждения люминесценции (фосфоресценции и флуоресценции), термолюминесценции и др. Во всех этих методах регистрируются фотоны. При регистрации фотоэлектронов, созданных СИ при облучении вещества, существует целый ряд методов ФЭС — фотоэлектронная спектроскопия, РЭС — рентгеновская электронная спектроскопия и др. При этом регистрируется, распределение фотоэлектронов по энергиям и углам. Широко применяются методы электронной спектроскопии с возбуждением СИ, в частности ЭСХА (электронная спектроскопия для химического анализа) и др. Для анализа результатов фотохимического взаимодействий СИ с веществом применяются также маос-апекрометрические методы. [c.249]

И при М==10 превосходит температуру набегаюьцего потока более чем в двадцать раз (при 7=1,4). Появление области с очень высокой температурой при гиперзвуковом обтекании тел воздухом и другими газами приводит ко второй особенности таких течений (первая выражена неравенством (23.1), а именно — к проявлению эффектов, связанных с поведением реальных газов при высокой температуре. Для учета этих эффектов вместо модели совершенного газа для воздуха или других смесей газов вводятся более сложные модели модели термодинамически равновесного газа с учетом протекания в нем физико-химических процессов — возбуждения внутренних степеней свободы молекул и атомов, диссоциации молекул, химических реакций между компонентами смеси, ионизации атомов и молекул модели, в которых учитывается конечная скорость протекания названных физико-химических процессов (модели термодинамически неравновесного или релаксируюихего газа) модели с учетом процессов молекулярного переноса в газе—вязкости, теплопроводности, диффузии, а также с учетом излучения. В последних моделях нужно принимать во внимание и то, что при высокой температуре обтекающего тела газа поверхностный слой тела может разрушаться, в результате чего поток вблизи тела будет содержать газообразные (а иногда — и испаряющиеся твердые и жидкие) продукты разрушения тела. [c.400]

Целью спектрального анализа обычно является определение элементов, входящих в состав данного соединения по их линейчатым спектрам объектом Л. а. является определение самого соединения, обладающего как правило широким размыты.м молекулярным спектром. При спектральном анализе излучающее вещество находится в газообразном состоянии при Л. а. исследуются гл. обр. твердые и жидкие тела. Возбуждение при спектральном анализе производится искровы.м разрядом, а также соударениями быстро движущихся частиц при высокой г° во всех этих случаях происходит полное разложение рассматриваемого вещества и возбуждение образовавшихся при его распаде атомов и ионов. Л. а. пользуется всеми приемами возбуждения люминесценции данного вещества, не приводящим к его разложению. Наиболее употребительными методами возбуждения являются освещение исследуемого вещества ультрафиолетовыми лучами и возбуждение электронным пучком. [c.135]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...