Фотонов рассеяние атомами

Перенос энергии фотонами может быть связан также с процессом рассеяния фотонов на фотонах, электронах, атомах, молекулах. [c.146]

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

Упругое рассеяние фотона на атоме (релеев-ское рассеяние) [c.147]

Происхождение несмещенной компоненты в спектре рассеянного излучения обусловлено внутренними электронами атомов мишени. Ил энергия связи, особенно в тяжелых атомах, сравнима с энергией рентгеновских фотонов, и, следовательно, такие электроны уже нельзя рассматривать как свободные. Поэтому в акте рассеяния фотон обменивается энергией и импульсом с атомом в целом, а так как масса атома велика, то по закону сохранения импульса фотон практически не передает ему своей энергии. Фотоны, рассеянные внутренними электронами, образуют несмещенную компоненту. Из приведенных рассуждений ясно, почему эффект Комптона нельзя наблюдать в видимой области спектра. Энергия фотона видимого света составляет лишь несколько электрон-вольт. При этом даже внешние электроны нельзя считать свободными. [c.470]

Тензор f k,k ) имеет достаточно сложный вид [68.8,71.4]. Если рассматривать частоты, значительно превышающие атомные, но такие, что процесс рождения электрон-позитронных пар еще не играет заметной роли, то основной вклад в указанный тензор вносит томсоновское рассеяние фотонов на атомах. Т огда [c.176]

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]

Считывание статистики фотонов с помощью рассеяния атомов квантованным световым полем [c.640]

РАССЕЯНИЕ ФОТОНА НА АТОМЕ [c.140]

Перенос энергии фотонами связан со следующими микроскопическими процессами 1) связанно-связанные переходы электрона (между дискретными состояниями атома или молекулы) 2) связанно-свободные переходы (с одного из дискретных уровней атома или молекулы в состояние с непрерывным энергетическим спектром — свободное состояние) 3) свободно-свободные переходы (переходы между свободными состояниями, т. е. торможение электрона в поле иона) 4) процессы рассеяния фотонов, включая комптоновское рассеяние, когерентное рэлеевское рассеяние атомами и молекулами, комбинационное рассеяние, обсуждавшиеся в гл. 4. [c.363]

Упругое рассеяние атомов и молекул 165—169 --фотонов на атомах 140, 141 [c.551]

Атомы могут оказывать друг на друга электромагнитное воздействие по каналам, которые не учитываются нашими приближениями. Эти влияния обычно исключительно малы, и их можно иногда устранить экспериментально. Предположим, например, что вместо обычного процесса поглощения фотона в атоме 1 происходит комбинационное рассеяние, в результате которого наряду с фотоэлектроном испускается другой фотон (фиг. 6) испущенный фотон может поглотиться атомом 2, в результате чего рождается второй фотоэлектрон. Такой процесс имеет исключительно малое сечение его можно полностью устранить, если выбрать регистрирующие атомы с ионизационным потенциалом, большим чем /г Ъ(и. [c.37]

То обстоятельство, что все легкие атомы ведут себя одинаково, позволяет предполагать, что процесс рассеяния сводится к столкновению фотонов с электронами. Действительно, в легких атомах связь электронов с ядром атома слаба, и под действием рентгеновских лучей электроны легко отделяются от атома. Поэтому можно [c.654]

Описанные особенности эффекта Комптона легко объяснить, если считать, что рентгеновское излучение имеет чисто квантовую природу, т. е. представляет собой поток фотонов. Тот факт, что все легкие атомы ведут себя одинаково, позволяет предполагать, что процесс рассеяния сводится к столкновению фотонов с электронами. Действительно, в таких атомах связь электронов с ядром слаба и под действием рентгеновских лучей электроны легко отделяются от атома. Поэтому эффект Комптона можно в первом приближении рассматривать как рассеяние рентгеновских лучей свободными электронами. [c.180]

АВТОР. Действительно, здесь свет взаимодействует с веществом молекулы и атомы поглощают и испускают фотоны. Однако, строго говоря, во всех оптических явлениях в той или иной форме происходит взаимодействие света и вещества, будь то отражение, преломление или рассеяние света. И это еще один аргумент в пользу важности изучения природы света. [c.13]

Эффект Комптона на легких атомах можно объяснить, если рассматривать столкновения рентгеновских фотонов с электронами. В этих столкновениях фотон передает электрону часть своей энергии в результате энергия фотона, а значит, и частота излучения уменьшаются, что и объясняет появление смещенной линии в спектре рассеянного рентгеновского излучения. Электрон должен быть сравнительно слабо связан с атомным ядром, его энергия связи должна быть существенно меньше, чем та энергия, которую передает ему при столкновении рентгеновский фотон. Такой электрон можно рассматривать свободным и покоящимся до столкновения. [c.75]

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]

М. п. составляют физ. основу широкого круга разнообразных эффектов, проявляющихся в изменении характеристик эл.-магн. излучения, а также свойств и состояния вещества. К ним относятся многофотонное поглощение и испускание, многофотонная ионизация атомов и молекул, многофотонный фотоэффект, широкий класс процессов рассеяния света и т. п. Каждый фотон, возникающий при М. п., может испускаться либо спонтанно, либо под действием внеш. излучения. В соответствии с этим М. п. делятся на спонтанные и вынужденные (индуцированные), такие, как спонтанное и вынужденное рассеяние света, спонтанное и вынужденное многофотонное излучение (см. также Комбинационное рассеяние света, Мандельштама — Бриллюэна рассеяние). [c.167]

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]

Если энергия фотона много больше энергии связи злек-трона в атоме, то теория комптоновского рассеяния может быть применима и для расчета эффективного сечения реакций рассеяния фотонов на атомах. [c.146]

Рис. 1.1. Схемы однофотонных процессов, а — фотоионизация атома, б —- фо-товозбуждение атома, в — рэлеевское рассеяние света атомом, г — рамановское рассеяние света атомом. Е — энергия электрона в атоме, Ег — потенциал иониза-ции атома, п — основное состояние, т, q — возбужденные связанные состояния электрона в атоме, прямые стрелки — вынужденные переходы электрона в результате поглощения фотона, волнистые стрелки — свет, рассеянный атомами

Рис. 19.4. Влияние распределения фотонов резонаторного поля на импульсное заспределение рассеянных атомов. Поле находится в когерентном состоянии а) со средним числом фотонов гп = = 9. Пуассоновское распределение для фотонов (пунктирная линия) приводит к плавному импульсному распределению. Максимум ш определяет максимальное значение р. Правый край распределения ш задаёт и правый край функции

В этом параграфе мы будем обращать внимание только на различие взаимодействш фотонов с молекулами и фотонов с атомами. Например, упругое рассеяние фотона [c.183]

Спонтанное излучение фотона возбужденным атомом являег-ся радиационным процессом первого порядка, а рассеяние электромагнитной энергии атомом (или молекулой)—процессом второго порядка, поскольку во взаимодействии участвуют два фотона. Фотон падающего излучения Йш исчезает, а появляется фотон рассеянного излучения Йсо . Рассеяние называется упругим, если частота рассеянного излучения os равна частоте падающего излучения со. Этот тип рассеяния квантовыми системами называется рэлеевским. Если имеет место изменение частоты так что o)s не равно со, то такое рассеяние называется неупругим или комбинационным, а разность энергий Н(а> — oj) отражает изменение квантового состояния рассеивающего атома (или молекулы). [c.117]

Комптон обратил внимание на то, что первая и вторая закономерности весьма сходны с картиной упругого рассеяния частиц, где энергия рассеянной частицы отлична от первоначальной энергии и зависит от угла рассеяния (см. 19, п. 1). В связи с этим он предложил квантовую интерпретацию явления рассеяния, согласно которой рентгеновские лучи надо рассматривать как поток частиц-фотонов, упруго рассеивающихся на других частицах —электронах. Так как электроны содержатся во всех атомах и для них выполняется условие Ef > Ее (связь с атомом несущественна), то рассматриваемый процесс можяо описать в любой среде как рассеяние фотона на свободном электроне. В связи [c.247]

При рассмотрении механизма рассеяния предполагалось, что фотон сталкивается со свободным электроном. Для легких атомов и периферических, слабо связанных электронов такое допущение вполне оправдано, так как энергия связи электрона ничтожно мала по сравнению с энергией фотона рентгеновских лучей. Но внутренние электроны, особенно в тяжелых атомах, связаны настолько прочно, что их уже нельзя рассматривать как свободные. Поэтому при столкновении фотон обменивается энергией и количеством движения с атомом в целом. Учет этого обстоятельства объясняет ряд особенностей эффекта Комптона и в первую очередь наличие несмещенной линии, а также соотношение интенсивностей смещенной и несмепщнной линий. [c.182]

Закон Вульфа—Брэгга является необходимым, но недо-статотаым условием для получения дифракционной картины. Возможность наблюдения дифракционных рефлексов зависит от атомного фактора рассеяния (форм-фактора) и геометрического структурного фактора, определяющих интенсивность рассеяния. Атомный фактор рассеяния зависит как от числа электронов в атоме, так и от их пространственного распределения. Он равнялся бы порядковому номеру г, если бы все электроны атома были сосредоточены в одной точке. Взаимодействие рентгеновских квантов с полем электронов атома (рассеяние) зависит от отношения длины волны фотона X к размеру атома. Геометрический структурный фактор определяется величинами атомных форм-факторов тех элементов, из которых состоит кристалл, а также координатами отдельных атомов в элементарной ячейке. [c.57]

В своих экспериментах Комптон обнаружил также, что некоторая часть рассеяния происходит без изменения длины волны (см. рис. 10). Это объясняется тем, что большинство фотонов рассеивается в результате столкновенчя с внешними электронами атомов, которые связаны очень слабо с атомом и ведут себя при столкновении как свободные электроны. Для них справедлива формула (2.11). Однако некоторая часть фотонов проникает в глубь атомов и сталкивается с внутренними электронами, которые очень сильно связаны с атомом, что эквивалентно столкновению фотона не со свободным электроном, а с атомом. Формула (2.11) остается справедливой и для этого случая, но под Wg надо понимать не массу электрона, а массу атома, которая в тысячи раз больше массы электрона. Следовательно, изменение длины волны при столкновении в тысячи раз меньше, т. е. его прак ически нет. Этим объясняется присутствие в рассеянном излучении несмещенной компоненты. [c.28]

В реакции резонансного рассеяния (5) в результате столкновения с фотоном и поглощения его атом переходр т из состояния с энергией г в состояние с энергией Затем в результате обратного процесса фотон той же энергиь испускается атомом в произвольном направлении. Taки образом, при этом когерентном рассеянии фотона изменяется направление движения фотона, но не его частота. [c.146]

Комптон рассмотрел упругое рассеяние фотона на свободном покоящемся электроне (что является хорошим приближением для рассеяния фотонов рентг. лучей на атомных электронах лёгких атомов). При рассеянии фотон передаёт электрону часть энергии и импульса, что соответствует уменьшению частоты (увеличению длины волны) рассеиваемого света. Из законов сохранения энергии и импульса он нолучил ф-лу для сдвига длины волны [c.431]

Вторая часть определения — признак длительности — была введена С. И. Вавиловым, чтобы отделить Л. от раал. видов рассеяния, отражения, парамет-рич. преобразования света, тормозного и Черенкова — Вавилова излучений. В отличие от рассеяния света, при Л. между поглощением и испусканием происходят промежуточные процессы, длительность к-рых больше периода световой волны. Однако критерий сравнения длительности этих процессов с периодом световой волны недостаточен, чтобы, напр., отделить резонансное рассеяние от т. ы. резонансной флуоресценции (см. ниже). При больвюм времени жизни возбуждённого состояния акт резонансного рассеяния длится долее периода световых колебаний, как и процессов когерентного испускания света, системой атомов (см. Фотонное эхо). Однако в этих процессах сохраняются определ. соотношения между фазами поглощённой и испущенной световых волн, в то время как при Л. эта корреляция утрачивается. Поэтому целесообразно отделять Л. от др. процессов по времени фазовой релаксации поляризации среды. [c.624]

Схема установки для проведения поляризац. анализа (сиин-сиектрометра) иредставлена на рис. 4. Неполяриз. пемонохроматич. пучок нейтронов 1 из ядерного реактора направляется на магн. кристалл 2, к-рый слу/кит одновременно монохроматором и поляризатором нейтронов. Кристалл 2 находится во внеш. поле М, к-рое, намагничивая его до насыщения, ориентирует маги, моменты атомов нужным образом и задаёт поляризацию первичного пучка нейтронов (см. выше). Для измерений при двух ориентациях вектора поляризации нейтронов (х= 1) используют радиочастотную катушку Н (флиппер), при включении к рой направление поляризации изменяется на противоположное (спин нейтрона при поглощении фотона изменяет направление на противоположное). Исследуемый образец 4 помещают между полюсами электромагнита, позволяющего ориентировать вектор рассеяния вдоль и поперёк поля М, т. е. магн. вклад в рассеяние нейтронов образцом можно ли- [c.657]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...