Неупругое рассеяние, Фотонов

Неупругое рассеяние фотона на атоме 4а. Ау+А—>-А -ЬАу 46. Ау- -А —i A- -hv [c.147]

Неупругое рассеяние фотона на молекуле комбинационное рассеяние) [c.147]

Методы измерений в спектроскопии со сверхвысоким временным разрешением делятся на два этапа. На первом этапе исследуемый образец возбуждается ультракоротким лазерным импульсом. За время действия импульса энергия передается образцу. Возбуждение образца может происходить с поглощением одного или нескольких фотонов или в результате неупругого рассеяния, фотонов, например комбинационного рассеяния (рис. 9.1). Образец в результате кратковременного взаимодействия с полем излучения переходит из состояния термодинамического равновесия в неравновесное состояние. После действия импульса имеют место лишь выравнивающие процессы, во время которых образец возвращается в первоначальное или [c.324]

Спектральное распределение упруго рассеянного излучения соответствует спектральному распределению фотонов в пучке возбуждающего света. При комбинационном (рамановском) рассеянии изменяется частота фотона, т. е. происходит неупругое рассеяние фотона при рождении или поглощении одного или нескольких элементарных возбуждений кристалла фононов, поляритонов, магнонов и т.д. При этом спектральное распределение излучения отличается от спектрального распределения возбуждающего света, так как оно отражает особенности реально возбуждаемых в кристалле состояний. При облучении монохроматическим светом спектральное распределение комбинационного рассеяния определяется спектральным распределением и ширинами рождаемых (поглощаемых) в кристалле элементарных возбуждений. При теоретическом описании упругого рассеяния ширины промежуточных состояний не должны учитываться. [c.20]

Переход в состояние с более низкой энергией может также быть индуцирован или стимулирован присутствием фотонов с резонансной энергией (Йш л КЕ). Переход будет сопровождаться эмиссией другого фотона Йсо или может быть двух. Отметим отличие его от процесса неупругого рассеяния фотона, при котором в конечном состоянии оказывается один фотон с возросшей энергией (см. 4.16.2). [c.144]

Неупругое рассеяние фотонов на акустических фононах........ 174 [c.171]

НЕУПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ ФОТОНОВ НА АКУСТИЧЕСКИХ ФОНОНАХ [c.174]

Рис. 5.2. Схема неупругого рассеяния фотона с волновым вектором к. В результате образуется Фонон с волновым вектором К. Фотон, испытавший рассеяние, имеет волновой вектор к.

А так как О = VsK, то фононы, образовавшиеся при неупругом рассеянии фотонов под углом ф к первоначальному направлению падения, будут иметь частоту [c.176]

Если в процессе неупругого рассеяния фотона или нейтрона, при котором их волновой вектор изменяется от к до к, образуется фонон с волновым вектором К, то правило отбора для этого процесса запишется так [c.206]

Различают пять типов взаимодействия фотонного излучения с веществом рассеяние фотонов на ядрах (упругое и неупругое), фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние, образование пар и атомное или молекулярное возбуждение. [c.337]

При упругом рассеянии на ядрах фотоны только меняют направление своего движения. Их энергия меняется только в той мере, в какой это обусловлено законом сохранения энергии. При неупругом рассеянии энергия фотона передается ядру. Поглотив избыточную энергию, ядро, как правило, излучает ее в виде вторичного фотона, направление движения которого скорее всего не совпадает с направлением движения первичного фотона. Если исключить ту небольшую долю актов неупругого рассеяния, которые сопровождаются излучением электронов с атомных оболочек, можно сказать, что рассеяние фотонного пучка на ядрах приводит к ослаблению его интенсивности при незначительном выделении энергии в веществе. [c.337]

R,4e- адроны 1— Глубоко, неупругое рассеяние Структурная функция фотона [c.317]

П. р. объясняется спонтанным распадом фотонов падающего света на пары фотонов с меньшими энергиями в результате взаимодействия эл.-магн. поля с веществом. Состояние вещества при этом не изменяется (в отличие от большинства др. видов неупругого рассеяния), поэтому выполняется закон сохранения энергии для фотонов [c.543]

По совр, представлениям, партоны есть не что иное, как кварки и глюоны. В применении к Э. в. адронов кварковая модель даёт хорошо согласующиеся с экспериментом предсказания не только для магн. моментов частиц, но и для вероятностей радиац. распадов адронов, для сечений упругого и глубоко неупругого рассеяния электронов. При Э. в. фотон взаимодействует с входящими в состав адронов кварками. При этом в жёстких процессах получившие в результате взаимодействия большую энергию кварки и испускаемые ими глюоны образуют струи адронные. [c.542]

С ростом энергии, во-первых, растет вероятность испускания рентгеновского фотона (для энергий до 2 кэВ доля Оже-электронов больше 90 %) во-вторых, ухудшается разрешение по глубине. Поэтому обычно энергия падающих электронов находится в интервале 0,1—3 кэВ. Получение таких пучков — задача несложная. Сравнительно просты и хорошо известны устройства для энергетического анализа электронов. Для этого используется стандартная аппаратура ДМЭ. Сложность — в том, что приходится измерять малое число Оже-электронов на большом фоне неупруго рассеянных первичных электронов. На кривой зависимости интенсивности эмитируемых электронов от их энергии N ( ) Оже-пики очень слабы и малозаметны. [c.119]

Полное рассеяние на электроне дается выражением (4.1) оно равно одной электронной единице. Следовательно, имеет место также неупругое, или комптоновское, рассеяние оно соответствует случаю, когда рентгеновский фотон соударяется с электроном, теряя при этом энергию и изменяя импульс, которые рассчитываются обычным путем. Тогда интенсивность неупругого рассеяния будет равна [c.84]

Далее, в случае рентгеновских лучей на процессы поглощения затрачивается большая часть энергии падающих фотонов, так что они перестают вносить вклад в измеренные интенсивности. Иначе обстоит дело для электронов. Энергетические потери падающих электронов зачастую настолько малы, что их нельзя обнаружить без помощи специальных устройств, поэтому на практике во многих случаях не удается отличить упругое рассеяние от неупругого. Более того, если рассматривается лишь один вид упругого рассеяния, например только правильное брэгговское рассеяние, то другие типы упругого рассеяния так же, как и неупругое рассеяние при измерениях, можно не учитывать они будут давать свой вклад в эффективный коэффициент поглощения . [c.93]

Как известно, тепловое движение атомов твёрдого тела рассматривают как совокупность нормальных малых колебаний кристаллической решётки. В квантовой теории вместо этих колебаний вводится понятие о фононах как о некоторых распространяющихся по решетке квазичастицах, обладающих определенными энергиями и направлениями движения. Если частота возбуждающего света попадает в область прозрачности кристалла, то в результате взаимодействия света с веществом происходит рассеяние с той же частотой или с изменённой частотой. Процессы рассеяния света в теории рассматриваются как процессы второго порядка, проходящие через промежуточные виртуальные состояния. При релеевском рассеянии процессы поглощения и излучения когерентно связаны такое рассеяние является упругим соударением фотона с атомами кристалла. При комбинационном рассеянии происходит неупругое столкновение фотона с фононами. Из-за изменения частоты когерентность нарушается, однако сохраняются кинематические соотношения, обусловленные выполнением законов сохранения энергии и импульса. [c.14]

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]

Особый случай неупругого рассеяния имеет место, когда энергия фотона достаточна, чтобы вырвать электроны из связанных состояний вообще, т. е. атом ионизируется и выделяется свободный электрон. Этот случай рассматривается в 4.18. По мере дальнейшего увеличения энергии фотона можно полностью пренебречь энергией связи и получить как раз случай (комптоновского) рассеяния фотона на электроне. Так как, особенно в тяжелых атомах, энергии связи электронов образуют целую область, то эти переходы будут происходить в различные стадии для разных электронов. Однако в углероде и бериллии переход к комптоновскому пределу заканчивается при энергии фотона 100 кэв. Следующие три параграфа (4.17—4.19) посвящены фотон-атомным взаимодействиям трех типов [c.142]

Рассмотрим теперь процессы поглощения и испускания фотонов, в которых либо в начальном, либо в конечном состояниях, но не в обоих, участвует свободный электрон. Так как энергия свободного электрона не квантуется, то энергия фотона может принимать любое значение. Этот континуум значений энергии имеет нижний предел, или порог, соответствующий энергии связи электронного состояния. Соответствующее неупругое рассеяние было рассмотрено в разд. 4.16.2. Поглощение в этом случае часто называется фотоэлектрическим эффектом. [c.147]

Если энергия возбуждающего света попадает в область прозрачности кристалла, то в результате взаимодействия света с веществом происходит рассеяние с той же частотой или с измененной частотой. Процессы рассеяния света в теории рассматриваются как процессы второго порядка, проходящие через промежуточные виртуальные состояния. При релеевском рассеянии процессы поглощения и излучения когерентно связаны. На квантовом языке такое рассеяние является упругим соударением фотона с кристаллом. При комбинационном рассеянии происходит неупругое столкновение фотона с фононами. Из-за изменения частоты когерентность нарушается, однако сохраняются кинематические соотношения, обусловленные выполнением законов сохранения энергии и импульса. [c.576]

Если фотон испытывает неупругое рассеяние, при котором образуется фонон с волновым вектором К, то правило отбора для волнового вектора имеет вид ) [c.174]

Отметим, что неупругое рассеяние фотонов было предсказано теоретически (А. Смекаль, 1923 г.) для их взаимодействия именно с атомами. Однако экспериментально оно было обнаружено намного позднее комбинационного рассеяния молекулами. Комбинационное рассеяние ионами было обнаружено в 1963 г., а комбинационное рассеяние атомами—в 1967 г. [c.607]

Рассматриваемый процесс противоположен предельному случаю комбинационного неупругого рассеяния фотона (см. 4.16.2). С другой стороны, данный процесс может пониматься как компто-новское рассеяние в поле иона, при котором после столкновения электрон остается со столь малой энергией, что не способен покинуть поле иона. Захваты в высокие и-состояния преобладают, потому что при этом доступен большой объем и требуются меньшие энергии обмена. Эффективное сечение может быть оценено из комптоновского эффективного сечения для энергии электрона, меньшей АЕ [см. соотношение (4.88)], и вероятности, что соударение имеет место на таком расстоянии от иона, что эта потеря энергии происходит в результате захвата. Для захвата медленных электронов на п-й водородный уровень [c.164]

Выше уже отмечалось, что составное ядро (ядро, захватившее нейтрон) может не только делиться, но может и излучать у-фотон или нейтрон. В таблице 14 приведены эффективные сечения (а — деления, — радиационного захвата, — неупругого рассеяния), характеризующ,ие вероятность этих процессов для ядер, облученных тепловыми нейтронами. [c.305]

МОДУЛЯЦИЯ КОЛЕБАНИЙ — изменение разл. характеристик колебаний, медленное по сравнению с их периодом (см. Модулированные колебания). МОДУЛЯЦИЯ СВЕТА (модуляция оптического излучения) — изменение по заданному закону во времени амплитуды (интенсивности), частоты, фазы или поляризации колебаний оптич, излучения. Применяется для управления световыми пучками с целью передачи информации при помощи оптич. сигналов или для формирования световых потоков с определ. параметрами. В зависимости от того, какая характеристика подвергается изменению, различают амплитудную, фазовую, частотную или поляризационную М. с. Для излучений видимого и ближнего ИК-диапааонов (Ю —8-10 Гц) возможны частоты модуляции с верх, пределом до 10 — 10 Гц. Естественная М. с. происходит при испускании света элементарными излучателями (атомами, ионами) независимость испускания такими излучателями фотонов и различие в частоте последних приводит к тому, что излучение содержит набор частот и флуктуирует по амплитуде, т. е, является амплитудно-частотно-модулированным. Естеств. частотная М. с. происходит также при неупругом рассеянии света на внутримолекулярных колебаниях (см. Комбинационное рассеяние света) и на упругих волнах в конденсиров. средах (см. Мандельштама — Бриллюана рассеяние). В обоих случаях рассеянный свет содержит частоты, отличные от частоты падающего света. [c.183]

Особенно важна Р. з. в случае проникающего нейтронного излучения. Прохождение нейтронов через защитный слой анализируют в осн. методом моментов, лю-тодом Монте-Карло и численного интегрирования ур-ния Больцмана. Ослабление потока быстрых нейтронов в защитном слое происходит из-за упругого (особенно в водородсодержащих веществах Н2О, парафин, Полиэтилен, гидриды металлов, бетон) и неупругого рассеяния нейтронов. На достаточно больших расстояниях от плоского источника ослабление пучка с расстоянием происходит экспоненциально. Р. э. ядер-ного реактора отличается те.ч, что поглощение в защитном слое одного вида частиц, напр. тепловых нейтронов, как правило, сопровождается возникновением у-излучения (ядерная реакция (п, у)]. Так, при поглощении теплового нейтрона ядром водорода образуется фотон с энергией 2,2 МэВ, а в случае более эфф. поглотителя (напр., d) на один захваченный нейтрон приходится более 10 фотонов. Оптимальная Р. з. реактора содержит водородсодержащяе вещества или графит, замедляющие быстрые нейтроны до тепловых энергий (см. Замедление нейтронов), и ядра, захватывающие тепловые нейтроны (В, Сс1, Gtl). На АЭС обычно используют бетон с добавками металлич. скрапа и дроби, эффективно ослабляющий как нейтронное, так и у-излу-чение. [c.201]

В отличие от поглощения, при рассеянии Р. и. фотоны изменяют направление движения и могут потерять лишь часть своей энергии. При когерентном (упругом) рассеянии Р. и. энергия фотонов не изменяется, ио после рассеяния они движутся в др. направлении (рэлеев-ское рассеяние). Некогерентное (неупругое) рассеяние с уменьшением энергии фотонов Р. и. может быть двух типов корпускулярное (см. Комптона эффект) и комбинационное. При корпускулярном рассеянии происходит обмен импульсами между электроном атома и фотоном, в результате чего энергия фотона уменьшается на величину, зависящую от угла рассеяния, а из атома вылетает электрон отдачи. При комбинац. рассеянии за счёт части энергии фотона атом испускает электрон. Потеря энергии фотона в этом процессе от угла рассеяния не зависит. Обычно вероятность комбинац. рассеяния значительно меньше вероятности корпускулярного рассеяния однако если комбинац. рассеяние происходит на одном из электронов -оболочки, а энергия фотона совпадает с энергией электронов АГ-оболочки (с точностью до ширины -уровня), то наблюдается резонансное комбинационное рассеяние Р, и,, вероятность к-рого повышается на нёск. порядков величины и значительно превосходит вероятность корпускулярного рассеяния. В области малых Av и Z преойпадает когерентное рассеяние, при больших Av и Z — некогерентное рассеяние. В результате интерференции когерентно рассеянного [c.375]

Экспериментальные методы определения закона дисперсии Ф. (f (р) основаны на взаимодействии Ф. с нейтральными частицами (фотонами и нейтрона.ми). Пог.пощение ИК-фотонов кристаллами, как правило, означает резонансное превращение фотона в оптич. Ф. Т.к. импульс фотона очень мал, то по поглощению ИК-фотонов можно определить энергию оптич. Ф. с импульсом, близким к нолю. Неупругое рассеяние световых фотонов (см. Мандельштама— Бриллюэна рассеяние), как и неупругое рассеяние нейтронов в кристаллах, связано с рождением и поглощением Ф. [c.339]

С помощью Э. в. осуществляется взаимодействие положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов в атомах и молекулах. Тем самым Э. в. определяет (на основе законов квантовой механики) возможность устойчивого состояния таких микроскопич. систем. Размеры и существ, образом определяются величиной электрич. заряда электрона (так, Бора радиус равен где —масса электрона). Эл.-магн. природу имеют фотоэффект, явления ионизации и возбуждения атомов среды быстро движущимися заряж. частицами, процессы расщепления ядер фотонами, реакции фоторождеиия мезонов, радиационные (с испусканием фотонов) распады элементарных частиц и возбуждённых состояний ядер, упругое и неупругое рассеяние электронов и мюонов на ядерных мишенях и т. п. [c.540]

Образование вторичных электронов за счет фотоэффекта. Энергия Y-кван-та передается электрону К- или оболочки. При этом эти электроны превращаются в Р-частицы. то72= = — —работа выхода. Эффект Комптона. За счет неупругого столкновения Y-квант отдает часть своей энергии электрону mv>/2= =B Y —рассеянный фотон [c.209]

Сравнительно просто решается также вопрос о когерентности комбинационного рассеяния света. Действительно, в элементарном акте рассеяния принимает участие, кроме молекулы, еще два фотона, один из которых (первичный) поглощается, а другой излучается. Происходит так называемое неупругое рассеяние на различных центрах. Фаза рассеянного света (фотона) в какой-то мере определяется электронно-колебательным состоянием молекулы, которое у разных молекул быпает различным. Поэтому комбинационное рассеяние некогерентно и интенсивность [c.753]

Нельзя указать на какую-либо общую микроскопическую природу процесса, приводящего к поглощению излучения и диссипации его энергии в различных средах. Существенную роль играют оптическая неоднородность среды, ее физико-химические свойства, атомно-молекулярная структура, непрозрачные макроскопические при.меси (лекции 16—18). Нельзя ограничиться и традиционным разделение.м на упругое и неупругое рассеяние падающих фотонов нз-за пространственной локализации лазерно- ГО излучения в среде. [c.115]

Первое, на что надо обратить внимание, это на тесную взаимосвязь та ких феноменологически различных процессов, как образование фотоэлек тронов при надпороговой ионизации, отклонения от каскадной ионизации атомарных ионов в туннельном режиме (разд. 9.3) и генерация высоких оптических гармоник (гл. XI). Эта взаимосвязь обусловлена тем, что в основе всех этих процессов лежит эффект перерассеяния электрона, вырванного из атома, на атомном (ионном) остове. Результатом процесса перерассеяния может быть упругое или неупругое рассеяние электрона (при надпороговой ионизации) или рекомбинация электрона в исходное атомное состояние с испусканием спонтанного фотона большой частоты (генерация высоких гармоник). [c.195]

В случае постоянного электрического поля выполнение условия (10.5) означает, что электрон за атомное время покидает атом. В случае низкочастотного внешнего поля судьба надбарьерного электрона аналогична судьбе туннельного электрона, рассмотренной выше, в разделе 9.3. Именно, прн линейной поляризации поля надбарьерный электрон (в определенном диапазоне фаз поля в момент выхода из-под барьера) может возвратиться к атомному остову. Прн столкновении с ним может произойти упругое или неупругое рассеяние электрона (последнее сопровождается возбуждением или ионизацией других электронов), либо переход электрона в дискретный спектр атома с испусканием высокоэнергетиче ского спонтанного фотона (впрочем, последнее имеет весьма малую вероятность). [c.260]

Для оптически разрешенных переходов (см. 4.17) эффективное сечение может быть выражено через дипольные матричные элементы, связанные с двумя состояниями [см. формулу (4.99)]. Таким образом, неупругое рассеяние рассматривается как поглощение (или вынужденное испускание) фотона, испущенного при свободно-свободном переходе падающего электрона в поле атома. Следуя Ситону ([35], стр. 414), найдем [c.161]

Метод термометрии на основе комбинационного (рамановского) рассеяния света (КРС), то есть неупругого столкновения фотонов с молекулами вещества и соответствующего смещения спеклра рассеянного излучения относительно частоты излучения лазера. Температура (вращательная или колебательная) каждой двухатомной или многоатомной фракции в газовой смеси определяется по интенсивности каждой компоненты рассеянного света. Рабочий диапазон температур, измеряемой с помощью КРС от 100 К (вращательные спектры КРС) до 6000 К и более (колебательные спектры КРС). Однако интенсивность спектра КРС очень низка, чго требует применения мощных лазеров. [c.94]

Комбинационное рассеяние можно рассматривать как неупругое взаимодействие фотона йсо с молекулой, находящейся на начальном энергетическом уровне (рис. 6.3). В результате взаимодействия появляется фотон йозр с меньшей (или большей) энергией, а молекула оказывается соответственно на более высоком (или низком) энергетическом уровне /. Разность энергий / — / может быть энергией электронного, колебательного или вращательного возбуждения молекулы. В схеме, приведенной на рис. 6.3, промежуточное состояние системы = + в процессе рассеяния рассматривают как виртуальный уровень. Если виртуальный уровень совпадает с одним из энергетических уровней молекулы, то такая ситуация характеризуется как резонансное комбинационное рассеяние . [c.155]

Закон Брэгга ). Брэгг [4] дал простое объяснение наблюдаемому в кристалле изменению наиравлеиия лучей, испытавших дифракцию 2). Предположим, что падающие волны зеркально отражаются от параллельных атомных плоскостей, причем от каждой плоскости отражается лишь очень малая доля падающего излучения, как при отражении от слегка посеребренного зеркала. Наблюдение дифрагированных пучков возмолаю лишь тогда, когда отраженные от параллельных атомных плоскостей пучки интерферируют с взаимным усилением, как это показано на рис. 2.2. Мы рассматриваем только упругое рассеяние, при котором длины волн фотонов или нейтронов не изменяются при отражении. Неупругое рассеяние (рассеяние, сопровождающееся возбуждением упругих волн в кристалле) рассмотрено в гл. 5. [c.63]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...