Молекулярные колебания

Важной особенностью когерентного варианта активной спектроскопии является то обстоятельство, что в отличие от спонтанного комбинационного рассеяния индикатриса рассеяния существенно анизотропна и рассеянное на молекулярных колебаниях излучение представляет собой хорошо коллимированный практически полностью пространственно когерентный пучок. Его высокая интенсивность и направленность открывает ряд новых возможностей перед спектроскопией рассеяния света. [c.316]

Процесс, в результате которого энергия молекулярных колебаний превращается в энергию поступательного движения частиц, описывается формулой [c.391]

Если возбуждаются молекулярные колебания, то в зависимости от строения молекул вещества Q 100- 1000 см и рассеяние называют вынужденным комбинационным рассеянием (ВКР). [c.893]

В сильном световом поле в нелинейной среде может происходить взаимодействие оптических волн не только друг с другом, но и с акустическими н молекулярными колебаниями вещества. Интенсивная световая волна частоты (О, возбуждая в среде когерентные акустические или молекулярные колебания с частотой Q, одновременно дает рассеянную световую волну с частотой [c.893]

Капельные жидкости имеют сравнительно стабильную решетчатую структуру, в пределах которой молекулы колеблются относительно положений равновесия. Под действием касательных напряжений слои жидкости скользят относительно друг друга и колеблющиеся частицы могут переходить в новые положения равновесия. Усиление молекулярных колебаний при повышении температуры ослабляет жесткость связей, облегчая смеш,ение частиц, что приводит к увеличению текучести и уменьшению вязкости. [c.12]

Довольно подробно рассматривается обп ая теория малых колебаний около положения равновесия показывается, как вводятся нормальные координаты. Теория иллюстрируется на примерах малых колебаний двойного маятника, молекулярных колебаний в некоторых простых молекулах, нормальных колебаний одномерного кристалла. Рассмотрены двухатомные и линейные и нелинейные трехатомные молекулы типа А В. В заключение обсуждается простой случай колебаний около равновесного (устойчивого) движения. [c.67]

В отличие от обычного рассеяния, при котором рассеянный свет имеет ту же частоту, что и первичный, при комбинационном рассеянии частота рассеянного света равна разности или сумме частот первичного света и внутримолекулярных колебаний. В первом случае имеет место стоксовый, а во втором — антистоксовый компонент рассеяния. При малых интенсивностях падающей волны происходит самопроизвольное — спонтанное комбинационное рассеяние, когда тепловые молекулярные колебания хаотичны, т. е. некогерентны. При больших интенсивностях лазерного луча, распространяющегося в нелинейных средах, под действием электромагнитного поля волны происходит когерентное возбуждение молекулярных колебаний частоты Q при этом, если частота первичного рассеиваемого света v, то рассеянный свет имеет частоту v = v — Q. Это так называемое вынужденное комбинационное рассеяние. [c.65]

Если компоненты накачки представлены плоскими волнами с волновыми векторами и f j, то волна когерентных молекулярных колебаний также будет плоской с волновым вектором q=ki—f j. Рассеяние зондирующего излучения с частотой 0) и волновым вектором f носит в этом случае характер дифракции на бегущей волне когерентных молекулярных колебаний (рис.). Вследствие Доплера зффекта частота дифрагированной волны отличается от частоты волны зондирующего излучения на ( oi — — (1)2), т. е. шс=ш—( i)i—Mj) (частота стоксовой компоненты КР) либо = ( ji —Шя) (частота антистоксовой компоненты КР), а её волновой вектор определяется соотношениями типа условий Брэгга кс=к— - ki—k2) (в сл>"чае стоксова рассеяния) либо f a—(f j—/. 2) (в случае антистоксова рассеяния). [c.391]

Нарвой спектроскопии является отношение времени де-фазировки к длительности возбуждающих и зондирующих импульсов Тд должно выполняться условие Г /Тл 1. Если для возбуждения и зондирования во временной спектроскопии используются фемтосекундные световые импульсы, то (поскольку /О 1) возможны ситуации, когда длительности пробных импульсов оказываются малыми не только по сравнению с временами релаксации энергии и фазы, но и по сравнению с Ти = 2я/ 2 — периодом молекулярных колебаний. В этом случае появляется возможность регистрировать не только огибающую, но и саму форму молекулярных колебаний (рис. 7) нелинейный спектрометр становится стробоскопия, оптическим осциллографом . [c.300]

Ряс. 4. Схема поведения стоксовой волны I Ас I и молекулярных колебаний в различных сечениях комбинационно-активной среды для прямоугольного импульса накачки Ан . [c.339]

Заметим, что, поскольку характерные частоты молекулярных колебаний порядка (Ю —10 ) с, характеристические колебательные температуры для разных газов лежат в пределах (10 —Ю ) К, т. е. при комнатных температурах колебания практически заморожены и вносят лишь весьма малый вклад в теплоемкость. Поэтому для температур, лежащих в пределах Тг< Т< Тц, теплоемкость газов приближенно рассчитывают по формуле [c.232]

Полосы с длиной волны меньше 10 мкм относятся к молекулярным колебаниям, в то время как полосы с большей длиной волны, по которым, главным образом, и обнаруживается индивидуальность исследуемого тела, возникают в большей мере из-за вращения молекул, нежели из-за их колебаний. [c.153]

Из сказанного следует, что различные растворители (углеводороды, спирты, кетоны) можно рассматривать как вещества, достаточно пропускающие ближние инфракрасные лучи и инфракрасные лучи, используемые для сушки, и обладающие в этой зоне интересными полосами молекулярных колебаний. Налицо небольшие различия между разными растворителями в отношении поглощения ими полного излучения лампы для сушки эти различия следуют простому закону последовательности в зависимости от температур испарения. На рис. 224 показано, как прозрачность различных жидкостей по отношению к полному потоку лампы для сушки зависит от толщины их слоя. [c.318]

Самое существенное свойство комбинационного усиления в световодах из плавленого кварца большой частотный диапазон (до 40 ТГц) с широким максимумом усиления возле 13 ТГц. Такое поведение связано с некристаллической природой стекла. В аморфных материалах, таких, как плавленый кварц, полосы частот молекулярных колебаний перекрываются и создают континуум [12]. В результате комбинационное усиление в кварцевых световодах существует в широком диапазоне частот в отличие от большинства сред, где оно возникает на специфических, вполне определенных частотах. Благодаря этому свойству световоды могут действовать как широкополосные усилители, о чем будет сказано ниже. [c.218]

Основному материалу, связанному с нелинейными задачами, предпослана специальная глава, где дано довольно подробное изложение теории распространения волновых пакетов в линейной диспергирующей среде. Фемтосекундные лазерные импульсы внесли много нового и в этот, казалось бы давно уже завершенный, раздел волновой оптики. Проблемы основанной на достижениях пико- и фемтосекундной оптической технологии нестационарной лазерной спектроскопии в целом-далеко выходят за рамки этой книги. Поэтому мы ограничились лишь одним, но, как нам представляется, ярким примером — теснейшим образом связанной с волновой нелинейной оптикой активной спектроскопией комбинационного рассеяния. Переход к фемтосекундным импульсам позволяет получить здесь не только исчерпывающую информацию о релаксации энергии и фазы возбуждения, но и непосредственно наблюдать форму молекулярных колебаний. Книга завершается специальной главой, посвященной фемтосекундным лазерным системам. Акцент сделан на основных принципах и концепциях, лежащих в основе разработки систем, которые позволяют уже сейчас получать фемтосекундные импульсы в чрезвычайно широком диапазоне спектра, простирающегося от дальней инфракрасной области до вакуумного ультрафиолета. [c.8]

Нелинейные взаимодействия при длительности импульсов т <т л могут быть положены в основу разнообразных схем нестационарной нелинейной спектроскопии. При этом оказывается возможным не только исчерпывающее исследование релаксации энергии и фазы оптического возбуждения, но и прямое наблюдение формы молекулярных колебаний или оптических колебаний решетки современная фемтосекундная лазерная техника позволяет получать световые импульсы длительностью всего в один период [c.110]

Второй член этого разложения описывает модуляцию света молекулярными колебаниями — в наведенной поляризации молекул появляются новые спектральные компоненты, сдвинутые на частоту колебаний ядер поляризация молекулы [c.136]

Зависимость % Q) является одновременно причиной обратного воздействия световых волн на молекулярные колебания. Действительно, энергия взаимодействия молекулы со световой волной [c.136]

Здесь Л и Лс — амплитуды накачки и стоксовой волны, Q — комплексная медленно меняющаяся амплитуда волны молекулярных колебаний, Тг — время релаксации, определяющее ширину линии спонтанного КР, [c.137]

Здесь открываются новые физические и технические возможности особый интерес представляет использование предельно коротких, фемтосекундных импульсов. С их помощью удается не только проследить в реальном времени за релаксацией энергии и фазы оптического возбуждения в газах и конденсированных средах, но прямо измерить саму форму молекулярных колебаний, т. е. создать стробоскопический оптический осциллограф, регистрирующий форму элементарного возбуждения среды. [c.147]

Численные значения силовой постоянной и характеристические частоты свяли для ряда широко известных связей представлены в табл. 5 [22]. Силовая постоянная является непосредственной мерой величины силы связи. Следует заметить, что силовые постоянные для ординарных, двойных и тройных связей углерод — углерод очень близки к отношению 1 2 3. Вследствие весьма высоких численных значений частот молекулярных колебаний характеристические частоты связи, представленные в табл. 5, выражены через волновое число (ш), определяемого как частота (v), деленная на скорость света, или как величина, обратная длине волны [c.125]

В опытах Рамана и Кришнана величины й)ц являлись частотами молекулярных колебаний молекул жидкости и газа, а в опытах Мандельштама и Ландсберга - молекул кристалла. Здесь использовано выражение молекулярных колебаний молекул , чтобы отметить, что речь идет не о колеба ельном движении моле- [c.266]

В разряде молекулярного газа практически всегда преобладают молекулярные ионы, эффективно нейтрализующиеся в объёме в результате диссоциативной рекомбинации. Подавляющая часть энергии, вводимой в разряд, расходуется на возбуждение молекулярных колебаний. Поэтому термич. неоднородность, наличие К-рой является необходимым условием К. г. р., возникает в случае, когда объёмная столкновит. дезактивация колебательно возбуждённых молекул преобладает над их диффузионным уходом на стенки разрядной трубки. Переход от стеночного механизма дезактивации колебательно возбуждённых молекул к объёмному происходит при превышении определённого значения давления газа. Резкий, лавинообразный характер такого перехода обусловлен резкой температурной зависимостью скорости колебательной релаксации молекул. [c.449]

Рис. 7. Экспериментальные данные нестационарной КАРС-спектроскопии кристалла перилепа, полученные при длительности импульса Ти, меньшей периода молекулярных колебаний Г ,

Здесь М и. т — приведённые массы атомного и электронного осцилляторов, — частота молекулярных колебаний, е — заряд электрона, Е — электрич. поле световых волн. Если на систему, описываемую (42), действует бигармонич. поле (13) с частотами Ю1 и Шз то при (Ох — (О4 й будет происходить резонансная раскачка молекулярных колебаний. Этот процесс используется в когерентной антистоксовой спектроскопии (см. раздел 5) [систему (42) можно рассматривать как классич. обоснование феноменологич. ур-ния (27) . Теперь, однако, гл. акцент делается на обусловленном комбинац. резонансом энергообмене волн с частотами Ых и Ыа. Энергия ВЧ-волны накачки Шх — нереда-ётся низкочастотной, стоксовой Ша сос волне при достаточно большой интенсивности накачки /д стоксова волна нарастает экспоненциально — возникает вынужденное комбинац, рассеяние [c.303]

Рис. 5. Когерентная активная спектроскопия комбинационного рассеяния а — квантовые переходы б — времевнбй ход процессов нестационарной когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния. Сигнал с частотой Шс=<о + (и, — ш,) регистрируется спустя время задержка т (переменное) после во -действия двух импульсов лазерной накачки (частбты ш,, юД (внизу пунктиром показан временной ход амплитуды р когерентных молекулярных колебаний, возбуждённых импульсами

Среди нестационарных процессов вынужденного рассеяния Света особое место занимает комбинац. рассеяние (КР), к-рое широко используется для измерения спектроскопич. параметров среды. При КР падающее излучение частоты Шд преобразуется в излучение стоксовой частоты д за счёт возбуждения колебаний среды на частоте Q (Юд = Юд 4- 3). Нестационарное вынужденное КР может быть обусловлено как инерционностью, напр. молекулярных колебаний (конечными временами затухания колебат. энергии Тх и дефазиров-ки Т , см. Двухуровневая система), так и расстройкой групповых скоростей волн накачки Мд и стоксовой волны Цд. Эффекты, связанные с (в конденсир. средах ж с), могут наблюдаться в чистом ви- [c.339]

Важный класс О. н. ч. составляют преобразователи, использующие вынужденное комбинац. рассеяние света (см. Вынумденпое рассеяние света) — взаимодействие световых волн и фононов оптич. частоты на кубич. нелинейности среды, приводящее к преобразованию из.дучения лазера с частотой ш в волны с частотами ЛГ 2, где Й — одна из собств. частот молекулярных колебаний среды (стоксов сдвиг), N -- 1, 2, 3,. .. Эффективность таких О. п, ч. может быть весьма высока (см. Комбинационный лазер). [c.448]

Др. отличие молекулярного Р. с. от атомного связано с анизотропией поляризуемости молекул. Из-за этого п вследствие произвольной ориентации свободных молекул в пространстве свет при рассеянии деполяризуется, а вращение молекул вызывает модуляцию угл. распределения интенсивности рассеяния, что, как и молекулярные колебания, формирует спектр неупругого Р. е. вблизи рэлеевской линии, т. н. её крыло шириной Д(о/2яс = 1004-150 см 1 при комнатных темп-рах. [c.279]

В структуре У. в. сжатия существуют две области—т. н. вязкий скачок уплотнения (СУ), к-рый образуется под действием вязкости и теплопроводности, и следующая за ним релаксационная зона, обусловленная другими, относительно медленными релаксац. процессами (если таковые имеются). В зависимости от природы среды, от её состояния перед У. в. и от интенсивности У. в. это может быть релаксация молекулярных колебаний, установление хим. и ионизац. равновесия, в конденсир. средах—фазовые переходы и др. В У. в. достаточно малой интенсивности, распространяющейся по холодному газу (Ti 1000 К), возбуждение колебаний и изменение состава газа незначительны и структура У. в. определяется только СУ. [c.208]

Напр., при колебат. релаксации идеального газа е=/7/р(уо — l)+ v(0> гда У о—значение у для газа с невоз-буждЬнными молекулярными колебаниями, Су — уд. колебат. энергия. Её зависимость от времени определяется ур-нием колебат. релаксации. При хим. реакциях и ионизации роль релаксирующих параметров играют концентрации компонент газа. При завершении релаксации явная зависимость е от г исчезает и (I ) переходит в обычное ур-ние состояния. Зависимость р, р и и от / или от коор- [c.208]

Принципиально новый. метод—т. н. метод импульсивной спектроскопии комбинационного рассеяния (ИСКР)—основан на использовании СКИ длительностью т 10 фс, т. е. менее одного периода молекулярного колебания, T=2j /n с частотой П. Два возбуждающих импульса с одинаковой частотой со и разл. волновыми векторами, перекрываясь во времени и в пространстве, образуют когерентную стоячую волну колебат. возбуждения в изучаемой де. Принципиально важно применять такие короткие СКИ, чтобы их спектральная ширина превышала П. При этом становится возможным когерентное рассеяние фотонов из молекулярных колебаниях с частотой в фотоны более низкой частоты (но находящиеся в пределах спектральной ширины импульса) с образованием в среде когерентной стоячей волны колебат. возбуждения. Третий, зондирующий, СКИ направляется в среду, где происходит его дифракция на стоячей волне колебат. возбуждения, представляющей собой дифракц. решётку. Зависимость интенсивности дифрагированного сигнала от времени задержки [c.281]

Кривые динамической вязкости на рис. 1-3 [Л. 2] показывают, что вязкости всех жидкостей уменьшаются при увеличении температуры, а вязкости всех газов, наоборот, увеличиваются. Эти различия во влиянии температуры являются следствием различия в молекулярном строении между жидкостями и газами. Можно считать, что в жидком состоянии имеется относительно стабильная решеточная структура, в пределах которой молекулы колеблются относительно положений равновесия. Под действием касательных напряжений слои жидкости проскальзывают один относительно другого, и колеблющиеся частицы могут время от времени перескакивать в новые равовес-ные положения. Усиление молекулярных колебаний, сопровождаю- [c.21]

ЛСЭ используют ускорители электронных пучков высокой энергии ( > 10 МэВ), но небольших токов (/- 1—10 А). При этих условиях, как уже упоминалось выше, излучение света можно рассматривать как комптоновское рассеяние виртуальных квантов магнитного поля на отдельных электронах (комптонов-ский режим ЛСЭ). Были запущены также ЛСЭ, использующие электронные пучки низкой энергии Е = 1—2 МэВ) со значительно большими токами (/ 10—20 кА). В этом случае элек-трон-электронное взаимодействие становится столь сильным, что в электронном пучке во время взаимодействия с электромагнитной волной в ондуляторе возбуждаются коллективные колебательные движения (плазменные волны). Излучение теперь возникает вследствие рассеяния виртуальных квантов магнитного поля на этих коллективных движениях, а не на отдельных электронах. При этом частота излучения уже не дается выражением (6.58), а в действительности сдвигается в низкочастотную область на величину, определяемую этим коллективным движением. Это явление аналогично комбинационному (рамановско-му) рассеянию света на молекулярных колебаниях поэтому соответствующий лазер называется ЛСЭ в рамановском режиме. Вследствие более низкой энергии электронов, участвующих в работе лазера, все эти лазеры генерируют в миллиметровом диапазоне. [c.433]

На рис. 3.21 иллюстрируется наиболее широко используемый вариант когерентной активной спектроскопии — так называемая когерентная антнстоксова спектроскопия рассеяния света. Две волны накачки с частотами oi, сог (разность oi—— частоте молекулярных колебаний) возбуждают когерентные молекулярные колебания, которые затем зондируются пробной волной. [c.146]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...