Спектры молекулярного рассеяния света

Здесь рассмотрены лишь колебательные ИК-спектры поглощения и спектры комбинационного рассеяния света, которые дают возможность получить наиболее существенные данные о внутреннем строении молекул. Поэтому они получили особенно широкое распространение для научных исследований и целей молекулярного спектрального анализа. [c.88]

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]

Оптико-спектральные методы физико-химического анализа. Оптико-спектральные методы исследования жидкости наиболее эффективны при изучении молекулярного и элементного состава их компонентов. К этому классу методов относится абсорбционный и люминесцентный спектральные анализы (абсорбционная спектрофотометр ия), о которых уже говорилось выше. Рассмотрим подробнее два других вида оптического спектрального анализа — эмиссионный спектральный анализ и анализ спектров комбинационного рассеяния света. [c.123]

В основе МСА лежит качеств, и количеств. сравнение измеренного спектра исследуемого образца со спектрами индивидуальных веществ. Соответственно различают качеств, и количеств. МСА. В МСА используют разл. виды молекулярных спектров вращательные (микроволновая и длинноволновая И К области спектра), колебательные и колебательно-вращательные [спектры поглощения и излучения в ср. И К области, спектры комбинационного рассеяния света (КРС), спектры ИК флуоресценции], электронные, электронно-колебательные и электронно-колебательно-вращательные (спектры поглощения и пропускания в видимой и УФ областях, спектры флуоресценции). МСА позволяет проводить анализ малых количеств в-ва о долей мкг и менее) в разл. агрегатных состояниях. [c.709]

Оптические приборы и оптические методы исследования широко применяются в самых разнообразных областях естествознания и техники. Напомним, например, об изучении структуры молекул с помощью их спектров излучения, поглощения и рассеяния света, а также о применении микроскопа в биологии, об использовании спектрального анализа в металлургии и геологии. Оптические квантовые генераторы неизмеримо расширяют возможности оптических методов исследования. Приведем несколько примеров, иллюстрирующих положение дела. Один из новых методов — голография — подробно описан в главе XI. Изучение атомно-молекулярных процессов, протекающих в излучающей среде лазеров, а также рассеяния света и фотолюминесценции с применением лазеров позволило получить большой объем сведений в атомной и молекулярной физике, равно как и в физике твердого тела. Оптические квантовые генераторы заметно изменили облик фотохимии с помощью мощного лазерного излучения могут производиться разделение изотопов и осуществляться направленные химические реакции. Благодаря монохроматичности излучения оптических квантовых генераторов оказывается сравнительно простыми измерения сдвига частоты, возникающего при рассеянии света вследствие эффекта Допплера этот метод широко используется в аэро- и гидродинамике для излучения поля скоростей в потоках газов и жидкостей. [c.770]

Молекулярные колебательные спектры имеют волновые числа <в диапазоне от 100 до 4000 см , или длины волн от 100 до 2,5 мкм. При этом обертоны некоторых колебаний (2тг Зх и т. д.) могут выходить за пределы этого диапазона. Спектр обертонов, как правило, менее интенсивен, чем спектр основных колебаний. Следовательно, колебательные спектры молекул расположены в ближней ИК-области. Однако частоты, соответствующие собственным колебаниям молекул, можно изучать и в видимой части спектра благодаря явлению комбинационного рассеяния света. [c.90]

Качественный молекулярный анализ по спектрам комбинационного рассеяния обладает большой избирательностью по сравнению с химическим анализом. С его помощью можно надежно различать очень близкие по строению молекулы, например поворотные изомеры, что невозможно сделать методами химического анализа. Вместе с тем метод комбинационного рассеяния не очень чувствителен к определению малых примесей из-за слабой интенсивности комбинационных линий. Эти линии могут частично или полностью маскироваться люминесценцией исследуемого вещества или примесей, а также сплошным фоном источника возбуждающего света, что ведет к снижению точности анализа. Для анализа необходимо выбирать наиболее интенсивные линии комбинационного рассеяния исследуемого вещества, а для возбуждения спектра рассеяния — достаточно мощный источник света с монохроматическим излучением. [c.117]

Подлинную революцию в молекулярной спектроскопии совершили оптические квантовые генераторы когерентного излучения — лазеры, впервые созданные в 1960 г. В результате существенно расширились возможности техники спектроскопии (были разработаны разного типа высокоинтенсивные когерентные монохроматические источники света в широком диапазоне длин волн, работающие в импульсном и непрерывном режиме, лазеры, перестраиваемые по длинам волн, и т. д.) качественно изменились многие методики классической спектроскопии (спонтанное комбинационное рассеяние света, флуоресценция, резонансное комбинационное рассеяние света, спектры возбуждения и т. д.) и, самое главное, были созданы принципиально новые методы исследования вещества (обращенное комбинационное рассеяние, когерентное активное комбинационное рассеяние света, внутри-резонаторное поглощение и т. д.). Сейчас еще трудно предсказать все возможности дальнейшего развития лазеров. Ясно одно, что чувствительность, разрешающая способность, временное разрешение и т, д, изменились всего за полтора десятилетия настолько, что многое, казавшееся ранее фантастичным, как, например, регистрация одиночных атомов в газовой фазе, уже реализовано. У лазерной спектроскопии молекул многое впереди. Одной из сдерживающих причин практической реализации ее идей является сложность их внедрения в серийное производство. [c.10]

Замечание. Выше была оценена яркость чистого неба, видимого с поверхности земли. Следует добавить, что, согласно закону Рэлея, показатель молекулярного рассеяния в воздухе обратно пропорционален четвертой степени длины волны падающего света, вследствие чего цвет неба сильно отличается от цвета белой бумаги или снега, которые отражают падающий на них свет почти одинаково во всех участках видимого спектра. Голубой цвет неба определяется тем, что фиолетовые лучи (0,40 мкм) рассеиваются примерно в 12 раз сильнее, чем красные лучи (0,75 мкм). [c.102]

Вращательный комбинационный спектр. Если молекула случайно является симметричным волчком, то оси эллипсоида поляризуемости молекулы (см. гл. III, , б к Молекулярные спектры 1, гл. III, 1) в общем случае не совпадают с главными осями инерции, т. е. дипольный момент, индуцируемый внешним полем, меняется как при вращении молекулы вокруг оси волчка, так и при прецессии вокруг вектора ]. Следовательно, при комбинационном рассеянии света оба квантовых числа J К могут изменяться. Плачек и Теллер [701] вывели следующие правила отбора [c.47]

В 4 и 5 проводится более детальное исследование ограничений, налагаемых симметрией на процессы инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния света в кристаллах. Результаты этих двух параграфов широко используются для интерпретации оптических спектров кристаллов. Особого упоминания заслуживает правило альтернативного запрета для процессов инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния, полученное в 4, которое является обобщением аналогичного правила для молекулярных колебательных спектров. Вследствие решающей роли кристаллической симметрии в определении поляризации обсуждение поляризационных эффектов в колебательных спектрах кристаллов также является весьма важным. Именно в этом вопросе проявляется отличие кристаллических эффектов от эффектов в молекулах или изотропных (порошкообразных) системах. Полное использование поляризационных эффектов позволяет получить максимальную информацию о симметрии фононов и о взаимодействиях, которые проявляются в рассеянии. Лишь в немногих исследованиях спектров комбинационного рассеяния проводились полные поляризационные измерения, и это является важным направлением будущих исследований. [c.6]

Отсюда был сделан естественный вывод, что приблизительно экспериментально наблюдаемого света возникает за счет молекулярной флуоресценции. При таких условиях нельзя рассчитывать на однозначные результаты опыта и нужен эффективный прием, позволяющий сделать результаты однозначными и несомненными. Такой прием или даже, вернее, два приема, служащих одной и той же цели, были найдены. Во-первых, было использовано СВОЙСТВО молекулярного водорода тушить флуоресценцию молекул ртути и, во-вторых, использован различный характер зависимостей интенсивности атомарного рассеяния света и резонансной люминесценции от давления паров ртути. Излучение непрерывного спектра флуоресценции, который служил помехой в этом опыте, соответствует переходу из молекулярного СОСТОЯНИЯ в состояние Кроме того, аб- [c.230]

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ (вибрационные спектры), спектры молекул, обусловленные колебаниями в них атомов. К. с. обычно состоят из отдельных спектр, полос. Наблюдаются К. с. поглощения (см. Инфракрасная спектроскопия) и комбинационного рассеяния света в близкой и средней ИК областях спектра. Подробнее см. в ст. Молекулярные спектры. Спектры кристаллов. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР, электрич. цепь, содержащая катушку индуктивности конденсатор С и сопротивление Я, в к-рой могут возбуждаться электрич. колебания. Если в нек-рый момент времени зарядить конденсатор до напряжения 7 , ю его разряд (при малом i ) носит колебат, хар-р. При свободных колебаниях в отсутствии потерь (Я=0) напряжение на обкладках конденсатора [c.297]

Проявление фононной подсистемы рассматривалось выше только как фактор, определяющий уширение спектральных полос электронных переходов, или как источник линий фононных повторений электронных переходов, сопровождаемых поглощением или рождением оптич. фононов. Если при возбуждении фононов наводится дипольный момент, то эти колебания проявляются в спектрах ИК-поглощеняя (оптич. ветви). Колебания, меняющие поляризуемость, проявляются в спектрах комбинац. рассеяния. В кристаллах, обладающих центром инверсии, существует т. н. альтернативный запрет — одно и то же колебание может проявиться либо в ИК-спектре, либо в спектре комбинац. рассеяния света. По законам сохранения энергии и импульса в спектре поглощения проявляется не вся ветвь оптич. колебаний решётки, а узкий интервал вблизи критич. частоты. Если при поглощении света рождается один оптич. фонон, то частоты ИК-полос лежат в далёкой ИК-области. В молекулярных кристаллах частоты колебаний соответствуют внутримолекулярным колебаниям и имеют частоты от - 3500 см и ниже, т. е. полосы поглощения расположены в области от 2,7 мкм я ниже. Кроме того, имеются более слабые полосы, соответствующие возбуждению двух или более фононов или возбуждению неск. фононов одной частоты, полосы поглощения к-рых лежат в ближней ИК-области. [c.628]

Различать люминесценцию по спектру от рассеянного света не всегда возможно. Единственным, пожалуй, критерием, который позволяет отличать люминесценцию от рассеянного света и других видов вынужденного излучения, является длительность послесвечения. Она, как правило, в случае люминесценции всегда значительно выше молекулярных колебаний (10 -т-10 сек) и с носледнпми мало связана. [c.528]

Значительно лучше обстоит дело с молекулярным спектральным анализо.м по спектрам комбинационного рассеяния света, который в особенности успешно применяют нри анализе конденсированного состояния вещества. Наконец, под молекулярным спектральным анализом разумеют и методы, основанные на спектрах поглощения молекул как в ультрафиолетовой и видимой, так и, в особенности, в инфракрасной областях спектра. [c.586]

Однако при молекулярном рассеянии света в среде, содержащей многоатомные молекулы, в спектре рассеянного излучения наблюдаются добавочные линии (сателлиты), сопровождающие каждую из спектральных линий первичного света. Это явление было открыто в 1928 г. Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом в Москве и Раманом в Индии. Оно называется комбинационным рассеянием света. Происхождение сателлитов связано с модуляцией рассеянного света низкочастотными колебаниями атомов, образующих молекулу рассеивающей среды. [c.123]

В гл. 3, написанной Д. Мак-Интайром и Дж. Сэнджерсом и посвященной молекулярному рассеянию света, обсуждаются методика эксперимента, теория рассеяния и структура спектра рассеянного света, результаты некоторых исследований, критическая опалесценция. [c.6]

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ — физич. метод опре деления качественного и количественного состава вещества на основе изучения его спектров. В зависимости от характера исследуемых спектров различают С. а. по спектрам иснускапия (э м и с с и о н-н ы й), дающий элементарный состав пробы С. а. по спектрам поглощения в газе, жидкости или твердом тело (а б с о р б ц и о н п ы п), позволяющий определять как элементарный, так и молекулярный состав вещества С. а. по спектрам комбинац. рассеяния света, по спектрам люминесценции С. а. по рентгеновским спектрам. [c.15]

Основа С. а.— спектроскопия атомов и молекул его Классифицируют по целям анализа и типам спектров, В атомном С. а. (АСА) определяют элементный состав образцов по атомным (ионным) спектрам испускания и поглощения в молекулярном С. а. (M A) — молекулярный состав вещества по молекулярным спектрам поглощения, испускания, отражения, люминесценции, и комбинационного рассеяния света. Эмиссионный С. а, проводят по спектрам испускания возбуждённых атомов, ионов и молекул. Абсорбционный С. а. осуществляют по спектрам поглощения анализируемых объектов, В С. а. часто сочетают неск, спектральных методов, а также применяют др. аналитич, методы, что расширяет возможности анализа. Для получения спектров используют разл. типы спектральных приборов в зависимости от целей и условий анализа. Обработка эксперим. данных может производиться на ЭВМ, встроенных в спектральный прибор. [c.617]

Для целей МСА могут служить и др. методы исследований для оптически активных молекул — дисперсна вращения плоскости поляризации, поляриметрия И электронный и колебательный круговой дихроизм (в УФ-, видимой и ИК-областях, в спектрах КР). С появлением лазеров стали интевсивно развиваться ме годы С. а., основанные иа нелинейных эффектах, возникающих при взаимодействии вещества с лазерным излучением большой мощности к ним относятся когерентное рассеяние света, вынужденное комбинац, рассеяние света (в т. ч. гиперкомбинац. рассеяние света, инверсное, усиленное поверхностью и др. виды комбинац. рассеяния света см. также Нелинейная спектроскопия). Чувствительность МСА возросла как благодаря применению лазеров, так и за счёт использования новых методов регистрации спектров (многоканальные методы, в первую очередь фурье-спектро-скопия, фотоакустич. спектроскопия) и применения низких температур (матричная изоляция, сверхзвуковые молекулярные пучки и др.). В нек-рых случаях МСА позволяет -определять вещества в кол-вах до г. [c.619]

Осн. механизмами непрозрачности Ф. для эл.-магн. излучения являются фотоионизания и свободно-свободные переходы (тормозное поглощение), а также рассеяние фотонов в спектральных линиях и континууме. В Ф, наиб, холодных звёзд (спектрального класса М) преобладает рассеяние света в молекулярных полосах (гл. обр. окислов металлов TiO, ZrO и др.). В звёздах спектрального класса К доминирует поглощение излучения. металлами, в Q- и F-звёздах — отрицательными ионами водорода, в звёздах спектрального класса А — атомами водорода. В Ф. наиб, горячих звёзд, классов В и О, преобладают рассеяние на свободных электронах и по глощение атомами и ионами гелия, а в УФ-области спектра— ионами элементов С—Fe. [c.360]

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СПЕКТРЫ - спектры поглощения и испускания, а также комбинационного рассеяния света, возникающие при квантовых переходах молекул с одних уровней энергии на другие. М. с. наб.людаются в виде совокупности более или менее широких полос, распадающихся при достаточной дисперсии спектрального прибора на совокупность тссно расположенных линий. Сложность полосатых М. с. по сравнению с линейчатыми атомными спектрами опроделяется тем, что движение в молекулах болое сложно, чем в атомах наряду с движением электронов относительно ядер составляющих молекулу атомов, происходит колебательное движение самих ядер около положений равновесия и вращательное дпижение молекулы как целого. Переходы можду уровнями энергии, связанными с этими видами движения, дают в видимой и ультрафиолетовой областях полосатые электронные спектры, в близкой инфракрасной области — полосатые колебательные спектры, в далекой инфракрасной и микроволновой областях — линейчатые вращательные спектры. Конкретная структура М. с, различна для различных молекул и, вообще говоря, усложняется с увеличением числа атомов в молекуле. Для весьма сложных молекул, однако, в ультрафиолетовой и в видимой областях вместо дискретных спектров наблюдаются лишь широкие сплошные полосы поглощения и испускания, спектры упрощаются и выявляется их сходство для различных молекул. [c.289]

Типы молекулярных спектров. Различные типы М. с. возникают при различных типах переходов между уровнями энергии молекул. При переходе, связанном с испусканием или поглощением фотона (или с его рассеянием, в случае комбинац. рассеяния света) для частоты V перехода [c.290]

Если бы мы продолжили вычисления, то в следующих приближениях получили бы комбинационные колебания с частотами, определяемыми общей формулой m i луа> mema п — любые целые числа. Интенсивность комбинационных колебаний в общем случае тем меньше, чем меньше отношение a/fe и чем больше числа m И я. Однако в тех случаях, когда частота какого-нибудь комбинационного колебания оказывается достаточно близкой к частоте собственных колебаний системы, амплитуда такого комбинационного колебания благодаря резонансу может резко возрасти и оказаться сравнимой с амплитудой простых вынужденных колебаний. Теория вынужденных комбинационных колебаний играет важную роль в радиотехнике и акустике, в теории молекулярных спектров и теории вынужденного комбинационного рассеяния света. [c.235]

Спектры пзлучения, поглощения, комбинац. рассеяния света возникают при переходах М. с одного уровня энергии на другой при этом М. поглощает или излучает энергию, равную разности энергий этих уровней. Соответственно возникают электронные, колебат. и вращат. спектры М. (подробнее см. Молекулярные спектры). [c.432]

Наиболее распространенные процессы излучения и поглощения света в среде атомных и молекулярных частиц обусловлены переходами между их электронными состояниями и могут быть подразделены на три типа 1) свободно-свободные переходы (тормозное излучение и поглощение света при рассеяние электронов на атомах и ионах, сплошной спектр) 2) связанно-свободные переходы (фотоионизация атомов и молекул и фоторекомбинация электронов на ионах и нейтральных частицах, сплошной спектр) и 3) связанно-связанные (дискретные) переходы (линейчатый спектр атомов и полосатый спектр молекул). [c.794]

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]

Десять лет тому назад был создан первый квантовый генератор света — лазер. С момента создания первых лазеров работы в области квантовой электроники развернулись в широких масштабах и развивались исключительно быстрыми темпами. Бурное развитие квантовой электроники продолжается и поныне. В результате за короткое время было разработано очень много разных типов лазеров твердотельные лазеры на кристаллах и стеклах, жидкостные лазеры, газовые лазеры (атомные, молекулярные, ионные), полупроводниковые лазеры (инжекционные, с электронным и оптическим возбуждением), лазеры с перестраиваемой частотой, химические лазеры, лазеры на основе вынужденного комбинационного рассеяния и др. Созданы импульсные лазеры и лазеры непрерывного действия, даюпхие когерентное излучение в широком диапазоне длин волн от ультрафиолетового (0,2 мк) до дальнего инфракрасного (538 мк) участков спектра. [c.5]

Как известно, поглощение оптического излучения определяется значением мнимой части показателя преломления аэрозольного вещества х. При хр < 0,1 поглощение света веществом прозрачной частицы практически не влияет на коэффициент рассеяния, а суммарный коэффициент ослабления пропорционален х, причем коэффициент пропорциональности зависит от р = 2яаД. Поэтому поглощение излучения оптического диапазона длин волн от 0,3 до 13 мкм конденсированной водой существенно только в облаках и крупнокапельных туманах. В дымках и туманных дымках, где в коротковолновой области спектра р < 15 (Х = 0,3... 4 мкм) и в длинноволновой р < 1 к 8 мкм) поглощение зависит, прежде всего, от концентрации твердых частиц, обладающих весьма сильными полосами молекулярного поглощения [14]. [c.31]

Описание процесса ВКР с помощью модели молекулярного осциллятора и на языке нелинейных восприимчивостей. Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР) света наблюдали впервые Вудбери и Нг [23] при исследовании режима модуляции добротности рубинового лазера с помощью ячейки с нитробензолом. При этом в спектре излучения лазера появлялась новая линия, которая была сдвинута в низкочастотную область в точности на частоту молекулярных колебаний нитробензола. Позднее явление ВКР наблюдалось также в твердых тела и газах. [c.220]

Впервые на Р. с. тепловыми флуктуациями (его наз. молекулярным Р. с.) указал польск. физик М. Смолуховский в 1908. Он развил теорию мол. Р. с. разреженными газами, в к-рых положение каждой отд. ч-цы можно с хорошей степенью точности считать не зависящим от положений др. ч-ц, что явл. причиной случайности фаз волн, рассеянных каждой ч-цей. Вз-ствием ч-ц между собой в ряде случаев можно пренебречь. Это позволяет считать, что интенсивность света, некогерентно рассеянного коллективом ч-ц, есть простая сумма интенсивностей света, рассеянного отд. ч-цами. Суммарная интенсивность пропорциональна плотности газа. В оптич. тонких средах (см. Оптическая толщина) Р. с. сохраняет мн. черты, свойственные Р. с. отд. молекулами (атомами). Так, в атмосфере Земли сечение рассеяния солнечного света на флуктуациях плотности характеризуется той же зависимостью ст Х , что и нерезонансное Р. с. отд. ч-цами. Этим объясняется цвет неба высокочастотную (голубую) составляющую спектра лучей Солнца атмосфера рассеивает гораздо сильнее, чем низкочастотную (красную). [В оптически плотных средах чрезвычайно существенным становится многократное рассеяште (переизлучение).] Весьма сложная картина воз- [c.624]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...