Антистоксово излучение

При низкой температуре интенсивность стоксова излучения значительно превалирует над интенсивностью антистоксова излучения. С повышением температуры интенсивность стоксова излучения слабо уменьшается, в то время как интенсивность антистоксова излучения возрастает. Однако интенсивность антистоксова излучения остается меньше интенсивности стоксова. [c.363]

Стоксово и антистоксово излучение с точки зрения квантовой теории. Для объяснения закономерностей стоксова и антистоксова излучений рассмотрим три электронных уровня атома Ei, и 3. При термодинамическом равновесии атомы распределены по энергетическим уровням согласно закону Больцмана [c.364]

Как видим, в этом случае > v или Х., < А-п. т. е. имеет место антистоксово излучение. Антистоксово излучение на практике возникает как результат сложения энергии возбуждающего излучения с запасом колебательной энергии молекулы. [c.365]

В многоатомных молекулах стоксово и антистоксово излучения вызываются переходами между электронно-колебательными уровнями. На рис. 16.5 переходы, обозначенные стрелками 1 и 2, вызывают стоксово, а стрелками 3 и 4 — антистоксово излучения. Следует отметить, что непосредственные переходы с высоких колебательных уровней на практике не осуществляются, поскольку за весьма короткое вре- [c.365]

Все сказанное об усилении рассеянного света относилось к стоксовой компоненте. Антистоксово рассеяние есть процесс, обратный стоксовому, и для него имеет место не усиление, а ослабление интенсивности. Причина появления мощного антистоксова излучения иная, и для ее выяснения целесообразно исходить из классических представлений о природе комбинационного рассеяния, изложенных в 162. Согласно последним комбинационное рассеяние возникает в результате модуляции поляризуемости молекул колебаниями их ядер.. Рассмотрим, ради простоты, случай двухатомной молекулы и обозначим через изменение расстояния между ядрами в сравнении с его равновесным значением. Дипольный момент молекулы, индуцированный полем световой волны, записывается в виде [c.856]

Интенсивность антистоксового излучения. Рассмотрим систему, состоящую из люминесцирующего тела и чёрного излучения, имеющих одну и ту же температуру Т. Тогда можно утверждать, что тело и излучение находятся в тепловом равновесии друг с другом. Это означает, что в каждом интервале частот интенсивность света, испускаемого телом, равна интенсивности спектра чёрного излучения [c.34]

Активность вещества в инфракрасном спектре 264, 374 Анизотропии волны 488 Антистоксова волна 366, 443, 472 Антистоксово излучение 443, 473 [c.509]

КОРРЕЛЯЦИЯ СТОКСОВА И АНТИСТОКСОВА ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ КР 235 [c.236]

Дальнейшие исследования в области люминесценции привели к установлению другого, отличного от правила Стокса закона. Согласно этому закону, при фотолюминесценции наблюдается также излучение с длиной волны, меньшей длины волны возбуждающего света. Такое излучение обычно называют антистоксовым. [c.363]

Нетрудно сообразить, что вынужденные колебания ядер, модулируя излучение второй стоксовой и первой антистоксовой компонент, порождают третью стоксову и вторую антистоксову компоненты и т. д. Процесс увеличения числа спектральных компонент рассеянного света ограничивается вследствие конечности запаса источника энергии, т. е. исходного лазерного пучка. [c.858]

Итак, основные результаты наблюдения вынужденного комбинационного рассеяния, перечисленные в начале параграфа, объясняются с помощью представлений об усилении стоксова рассеяния и об интерференции вторичных антистоксовых волн, возникающих в результате раскачки ядер молекул под действием возбуждающего и первого стоксова излучений. [c.859]

Переизлучение энергии в квантовой теории сводится к представлению о рассеянии как о поглощении падающего на систему фотона с последующим испусканием рассеянного фотона. Энергетический спектр молекулы образуется электронным спектром входящих в нее атомов и колебательными и вращательными уровнями энергии молекулы. Колебательные движения и вращательные движения молекулы квантованы и соответствующие энергетические уровни дискретны. Комбинационное рассеяние образуется в результате переходов между колебательными уровнями. Разность энергий между соседними уровнями равна Ш. Если молекула поглощает падающий фотон с энергией й(о, то может случиться, что энергия Ш будет затрачена для перехода молекулы на более высокой энергетический уровень. Оставшаяся энергия Н(й — Ш) = Н ( > — Q) испускается в виде рассеянного фотона частоты со — Q. При переходе из возбужденного по колебательным уровням энергии состояния на более низкий энергетический уровень молекула может освободившуюся при этом энергию Ш передать рассеиваемому фотону, энергия которого при этом равна Н(й + h l = й(со -Ь Q), т. е. частота фотона увеличивается. В спектре комбинационного рассеяния линии излучения с уменьшением частоты называются стоксовыми, а с увеличением частоты-антистоксовыми. При не очень высоких температурах молекулы по энергиям распределены в соответствии с распределением Больцмана и число молекул, способных принять участие в образовании стоксовых компонент комбинационного рассеяния, больше, чем в образовании [c.266]

Очевидно, что антистоксова люминесценция должна вызывать (и действительно вызывает) охлаждение люминофора, поскольку уходящее излучение выносит больше энергии, чем приносит входящее. [c.213]

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]

Закон Стокса для подобного типа излучения не имеет места. Ломмель дал новую, более общую формулировку, верную для стоксова и для антистоксова излучения. Так как спектральные линии (как испускания, так и поглощения) обладают определенной шириной, то закон Стокса в формулировке Ломмеля можно выразить так спектр излучения в целом и его максимум всегда сдвинуты по сравнению со спектром поглощения и его максимумом в сторону длинных волн. Этот закон обычно называют законом Стокса — Ломмеля. [c.363]

Что касается температурной зависимости интенсивности того или иного вида люминесцентного излучения, то она следует из формулы, выражающей распределение числа частиц по энергетическим уровням в зависимости от температуры. Так как интенсивность излучения определяется числом квантов, а последнее в свою очередь — числом переходов, вызвавших люминесцентное излучение, то, поскольку при относительных низких температурах большинство атомов находятся в основном состоянии El, излучение будет происходить в основном по схеме, указанной на рис. 16.6, т. е. излучение будет стоксовым. С увеличением температуры число частиц с энергией Ei уменьшается, а число частиц с энергией 2 увеличивается. Благодаря этому соответственно уменьшается интенсивность стоксова излучения и увеличивается интенсивность антистоксовЯ", т. е. излучение произойдет с заметной интенсивностью также по схеме, указанной на рис. 16.7. Следует отметить, что поскольку большинство частиц в начале находилось в основном состоянии, то уменьшение их числа с увеличением температуры составляет малую долю от общего числа частиц в состоянии Ei- Следовательно, уменьшение интенсивности стоксова излучения с увеличением температуры будет слабым. Этого нельзя сказать относительно изменения (увеличения) интенсивности антистоксова излучения. При достаточно высокой температуре люминесцирующей системы общая интенсивность излучения ослабевает. Это объясняется тем, что при высоких температурах устанавливается почти равномерное распределение частиц по энергетическим состояниям и возбуждающее излучение не может заметно изменить это равновесие, другими словами, поглощение, а следовательно, и люминесценция [c.365]

Рис. 3.22. Стационарная когерентная спектроскопия комбинационного рассеяния. Источники излучения работают в непрерывном режиме. В процессе эксперимента варьируется частота одного из лазеров накачки. Измеряется нитенсивность антистоксова излучения как функция разности частот oj—СО2 бигармо-нической накачки — собственная частота молекулярных колебаний среды)

Рис. 3.33. Нестационарная полярнзацнонная КАРС-спектроскопня паров атомов таллия. Зондируется комбинационно-активный переход форма импульсного отклика, измеренного при параллельных поляризациях возбуждающих полей (чисто анизотропное рассеяние) б — то же при перпендикулярных поляризациях возбуждающих полей (наблюдается чисто антисимметричное рассеяние). Широкой стрелкой указано направление поляризации регистрируемого антистоксова излучения [71]

Наряду с образованием стоксова импульса с частотой os = = ol — 0)21 в активной среде при вынужденном комбинационном рассеянии может образовываться и антистоксов импульс. При этом, однако, аналогично случаю трехволнового взаимодействия при параметрической генерации должно выполняться условие согласования фаз Ак = 2кь — кл — ks O. В асимптотическом приближении коэффициент усиления для антистоксова излучения коротких импульсов в нестационарном случае (т. е. при условии Ti,< T2iGr/2) рассчитывался в [8.21] для диспергирующей и недиспергирующей сред. В обоих случаях оказалось, что антистоксово излучение максимально в направлении, определяемом соотношением Afe Gr/L, причем в зависимости от реализованных условий величина От определяется либо выражением (8.34), либо (8.37). Зная От, можно найти угол между направлениями антистоксова излучения и направлением распространения лазерных импульсов. Таким образом, направления распространения антистоксова излучения образуют вокруг лазерного луча конусообразную поверхность. [c.298]

Как отмечалось в 1.3, ГПР при изменении частоты наблюдаемого сигнала непрерывно переходит в ГКР или в когерентное комбинационное рассеяние (ККР), которое было обнаружено Терхьюном [134] в первых экспериментальных исследованиях вынужденного комбинационного рассеяния в виде направленного по образующим конуса антистоксова излучения. Углы преимущественного рассеяния антистоксовых компонент в случае малой расходимости накачки хорошо согласуются с условием четырехфотонного синхронизма (библиографию см. в [135] в этой работе дается объяснение наблюдаемых иногда отклонений от обычных условий синхронизма, а также обсуждаются причины не изотропности высших компонент ККР). До сих пор ККР наблюдалось в вынужденном режиме при накачке мощными импульсными лазерами. В спонтанном режиме эффект ККР квадратичен по накачке и объясняется [136] квантовыми флуктуациями стоксова поля, а также тепловыми или квантовыми флуктуациями молекул ( 7.2). В 1977 г. в работе [137] было теоретически показано, что спонтанное ККР в случае низкой температуры образца сопровождается излучением бифотонов ( 7.3). [c.42]

Проявление параметрических эффектов было замечено уже в первых экспериментах по ВКР в виде яркого антистоксова излучения с частотой (1>ь + й)о, направленного по конусу в соответствии с условиями синхронизма. Это когерентное комбинационное рассеяние (ККР) наглядно объясняется дифракцией накачки на бегущей решетке, образованной вынунеденными колебаниями молекул. Макроскопически ККР описывается резонансной кубической поляризуемостью среды % (сОа ь ь 8)1 а микроскопически — распадом двух фотонов накачки на стоксов (х) и антистоксов (а) фотоны. [c.232]

В области частотного (со г со о) и волнового (/с + кц 2Л х,) резонансов надо рассматривать одновременно и четырехфотонные параметрические процессы и двухфотонные рамановские. При этом следует учитывать и два независимых источника шума — нулевые флуктуации падающего поля и тепловые колебания молекул (в стоксовом рассеянии играют роль и нулевые колебания молекул). Согласно рассмотренной ниже модели при больших интенсивностях накачки основной вклад в антистоксово излучение дают нулевые флуктуации поля (при Лац иГ). [c.232]

В области синхронизма ( А/р 1 1) при не слишком слабой накачке функция М аиол (сО в )/Жо близка к функции Маъак (юО) и также имеет два максимума в области пересечения линий А = О и Юг = соо- Таким образом, вынужденное антистоксово излучение в области синхронизма при Жо 1 обусловлено флуктуациями вакуума, а при Жо 1 — флуктуациями молекул. Однако при слабой накачке молекулярные шумы линейны по накачке (Л амол = 2Р 7Жо), а вакуумные (8) — квадратичны. [c.235]

В области экспериментальной нелинейной оптики наиболее интересные исследования за время, прошедшее после написания книги Бломбергена, выполнены в области параметрического усиления и генерации света и вынужденного рассеяния. Особый интерес здесь представляют работы, имеющие целью создание плавно перестраиваемых параметрических генераторов непрерывного действия, использующих в качестве генераторов накачки газовые лазеры [51]. Широкий круг исследований по вынужденному комбинационному рассеяниювыполненных в разных странах, показал, что, хотя многие важные черты наблюдаемых здесь явлений согласуются с теорией типа теории, развитой в гл. 4 настоящей книги, имеются и явления, не укладывающиеся в эту теоретическую схему. К последним относятся существенные отличия в диаграмме направленности антистоксового излучения (иногда оно становится диффузным), аномально большие коэффициенты усиления стоксовых компонент, в несколько раз превосходящие теоретические, резкое уширение линий и т. п. Эти явления обсуждались на состоявшихся летом 1965 г. конференциях по [c.26]

В отличие от стоксова антистоксово рассеяние возникает в четырехфотонном процессе. На первом этапе из лазерного фотона образуются стоксов фотон и фонон ЙО с волновым вектором К = к . + К. На втором этапе с участием родившегося фонона и еще одного фотона накачки образуется антистоксов фотон ко + К = кз .. Векторная диаграмма процесса имеет вид, показанный на рис. 18.9. Из нее следует, что антистоксово излучение возникает только под определенным углом 0 к возбуждающему лазерному пучку. [c.285]

Таким оиразом, антистоксово излучение распространяется вдоль образующей конуса с углом 0 (рис. 18.10). На экране, поставленном за нелинейной средой, облучаемой ИК-лазером, образуются цветные кольца, ooi ветвующие антистоксовым гармоникам со = со + тС1. [c.286]

Направленность антистоксова рассеяния (см. рис. 41.14) объясняется фазовыми соотношениями между волнами, испускаемыми диполями pas, рэсположенными в различных точках рассеивающей среды, т. е. представляет собой интерференционный эффект, аналогичный эффектам, рассмотренным на примерах излучения лазера (см. 222), генерации гармоник (см. 236) и параметрической люминесценции и усиления (см. 238). Как и любой интерференционный эффект, результат сложения вторичных антистоксовых волн зависит от геометрических условий опыта. Примем, что усиление на толщине d рассеивающего слоя велико ( jd 1, это необходимо для наблюдения ВКР). Пусть, кроме того, радиус возбуждающего пучка а меньше радиуса зоны Френеля с номером, равным as[c.858]

Примером может служить устройство преобразования излучения, описанное Г. Лихошерстых [3.10], о вкладе которого в науку о тепловых насосах мы уже говорили. Он без тени сомнения утверждает, что, используя свойства люминофоров, можно получать энергетическую прибавку ... за счет концентрации тепловой энергии окружающей среды и эта прибавка может быть очень значительной . Как источник научной информации он использует книгу Ю. П. Чуковой Антистоксова люминесценция и новые возможности ее применения . Это вполне [c.212]

Многие люминофоры переизлучают падающее на них излучение так, что испускаемый ими свет имеет большую длину волны, чем поступающее излучение. Это так называемая стоксова люминесценцияПозже стала известна и антистоксова люминесценция, при которой испускаемое излучение имеет меньшую длину волны, чем возбуждающее. В первом случае испускаемые кванты излучения имеют меньшую среднюю энергию, чем поступающие, во втором — большую. Разница в энергетическом балансе компенсируется за счет внутренней энергии люминофора. [c.213]

Всякое излучение кроме всех прочих характеристик (яркость, спектральный состав, поляризация и т.д.) характеризуется и энтропией (опять той самой проклятой энтропией, которую на горе всем инверсионщикам придумал Р. Клаузиус). Она равна нулю только у монохроматического (одноцветного) когерентного излучения, где все кванты имеют совершенно одинаковую частоту синхронных колебаний. Такое высококачественное излучение имеет эксергию, равную энергии, и может, следовательно, в принципе целиком быть преобразовано в работу. Если же поток излучения характеризуется широким спектром разных частот, то его энтропия может быть значительной она тем больше, чем больше беспорядок , получающийся при наложении разных частот в одном общем потоке излучения. Так вот, антистоксова люминесценция как раз характеризуется тем, что накачка люминофора энергией ведется излучением с узким спектром частот (т. е. с малой энтропией), а выдает он излучение с широким (т. е. с большой энтропией) поэтому радоваться тому, что W2>Wu а Q извлечено из окружающей среды и концентрируется , нет оснований. Наоборот, следует признать, что процесс идет с ухудшением энергии уходящий поток излучения уносит большую энтропию, чем приносят входящие потоки энергии (рис. 5.9,6). Прирост энтропии AS связан с необратимостью реального процесса в люминофоре. Налицо явная, как говорят шахматисты, потеря качества . Это видно и из эксергетического баланса (рис. 5.9, в) выходящая эк-сергия меньше входящей на величину потери D. [c.214]

В К. с. к. р. регистрируют рассеянный сигнал в специально выбранном спектральном диапазоне, свободном от засветок возбуждающего излучения и паразитных некогерентных эффектов типа люминесценции (обычно используется антистоксова спектральная область). Высокая коллимировапность пучка когерентно рассеянного излучения позволяет эффективно выделять полезный сигнал на фоне некогерентных засветок и помех при использовании в качестве источников зондирующего излучения узкополосных стабилизироваи-ных лазеров достигается высокое спектральное разрешение полос КР, определяемое свёрткой спектров источников. Благодаря интерференц. характеру формы спектральной линии с помощью К. с. к. р. удаётся наблюдать интерференцию нелинейных резонансов разной природы (в частности, электронных и колебат. резонансов в молекулярных средах). Исключительно высокая разрешающая способность отд. модификаций К. с. к. р. путём подбора условий интерференции даёт возможность выявлять скрытую внутр. структуру неоднородно уширенных полос рассеяния, образованных наложившимися друг па друга линиями разной симметрии. Многомерность спектров К. с. к. р. обеспечивает значительно более полное, чем в спектроскопия спонтанного КР, изучение оптич. резонансов вещества. В К. с. к. р. разработаны методы получения полных комбинац. снектров за время от 10 с до 10 с. [c.391]

НЧ-плазмоны исследуют экспериментально, используя комбинационное рассеяние света. Падающие фотоны возбуждают или поглощают плазмоны, что соответствует стоксовой ж антистоксовой лиииям спектра (рис. 2). По спектру и угл. распределению рассеянного излучения находят (йр д). При дЛ 1 имеет место рассеяние [c.602]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...