Поглощение и излучение света молекулами

Поглощение и излучение света молекулами [c.233]

ПОГЛОЩЕНИЕ И ИЗЛУЧЕНИЕ СВЕТА МОЛЕКУЛАМИ [c.233]

Пытаясь получить эту формулу из квантовых представлений, согласно которым поглощение и излучение света квантовой системой (молекулой или атомом) сопровождается переходом этой системы из одного энергетического состояния в другое, А. Эйнштейн в 1916 г. высказал гипотезу о наличии в природе процесса индуцированного излучения. Суть его заключается в том, что в квантовых системах, т. е. в системах с дискретными возможными состояниями, помимо спонтанных и безызлучательных переходов могут происходить так называемые вынужденные переходы, индуцированные электромагнитным полем. На рис. 1.2 схематически показаны все возможные виды переходов между двумя выделенными энергетическими состояниями I и 2, характеризуемыми энергиями Si и 82 соответственно. [c.13]

В предыдущей главе мы рассмотрели принципиальные вопросы, возникающие при изучении единственного атома, взаимодействующего с монохроматической световой волной и излучающего спонтанно и вынужденно фотоны. При этом остался в тени важный для практики вопрос о том, каким образом может быть приготовлена система, состоящая только из одного атома. Если атомы исследуемого вещества находятся в газовой фазе, то задача уединения единственного атома является решаемой, но достаточно сложной технической проблемой. Однако исследования в газовой фазе становятся даже в принципе невозможными для сложных органических молекул, так как многие из них уже при небольшом нагревании, предшествующем испарению, распадаются. Поэтому в последние несколько лет успешно развиваются методы исследования единичных молекул, внедренных в твердые матрицы, охлажденные до гелиевых и более низких температур [18-20]. В этом случае перед нами стоит проблема исследования поглощения и излучения света единственным примесным центром. Однако оптические электроны примесной молекулы или атома взаимодействуют не только с электромагнитным полем, но и с колебаниями атомов матрицы (фононами). Это электрон-фононное взаимодействие приводит к рождению и уничтожению фононов в процессе оптического перехода в примеси. Оно актуально даже при сверхнизких температурах, потому что процессы рождения фононов имеют место даже при абсолютном нуле. Поэтому в теорию, изложенную в предыдущей главе, необходимо включить взаимодействие оптических электронов примесного центра с фононами. Фононы и другие низкочастотные возбуждения твердой матрицы рассматриваются в данной главе. [c.53]

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]

Релеевское и комбинационное рассеяние света обычно исследуется при использовании интенсивного монохроматического излучения с частотой, расположенной в области прозрачности кристалла. В этих условиях спектр рассеяния находится в области, далёкой от спектра люминесценции, и легко выделяется. Интенсивность рассеяния очень мала. Однако по мере приближения возбуждающей частоты к резонансу интенсивность рассеяния сильно возрастает. В резонансе релеевское и комбинационное рассеяния практически неотличимы (если не учитывать, что поглощение и испускание фотонов разделены между собой промежуточными процессами). Природа релеевского резонансного излучения с возбуждённого уровня, имеющего ширину 7, зависит от спектрального состава облучающего света. Если система облучается светом с непрерывным спектром в области 7, то имеет место резонансная люминесценция, т. е. происходит два независимых процесса поглощение и последующее испускание света со спектральным распределением, обусловленным шириной уровня квантовой системы 7. Если же система облучается монохроматическим светом шириной 70 <С 7, то испускаемая линия имеет ту же ширину 70 и форму, что и первичная. При этом поглощение и излучение представляют собой однофотонный когерентный процесс. Квантовая система помнит , какой фотон она поглотила. В этих условиях энергия квантовой системы в момент взаимодействия со светом не имеет определённого значения. Таким образом, при резонансной флуоресценции нельзя сказать, в каком состоянии, основном или возбуждённом, находится молекула. Как только квантовое состояние молекулы сделается определённым, например, при измерении в течение времени, малого по сравнению со временем жизни 1/7, излучаемая энергия, из-за короткого времени измерения (меньше 1/7), будет обладать шириной, не меньшей, чем естественная ширина 7. Итак, когда молекула в процессе поглощения и излучения находится в возбуждённом состоянии, оба процесса делаются независимыми и испускаемое излучение имеет естественную ширину. [c.19]

Энергия атома определяется только его электронным состоянием. Энергия молекулы, помимо электронного состояния, зависит еще и от интенсивности колебательного и вращательного движений. Поэтому число энергетических уровней и число возможных переходов между ними у молекул гораздо больше, чем у атомов молекулярные спектры значительно сложнее, чем атомные. Иногда отдельные линии в спектре расположены настолько близко друг к другу и число их столь велико, что в некоторых участках они образуют почти непрерывный спектр. При высоких температурах или плотностях газа линии из-за сильного уширения могут даже перекрываться. Поэтому полосатые молекулярные спектры излучения и поглощения в некоторых условиях оказывают существенное энергетическое влияние, аналогично непрерывным спектрам. Большое значение имеют молекулярные спектры для поглощения и испускания света в воздухе при температурах порядка нескольких тысяч и десятка тысяч градусов. [c.260]

Распространяясь по атмосферной трассе зондирования, лазерный импульс испытывает поглощение и рассеяние на молекулах и аэрозолях атмосферы. Часть излучения, рассеянная атмосферой назад в направлении лидарной системы, может быть собрана и сфокусирована с помощью приемной антенны на фотодетектор, который преобразует ее в электрический сигнал, пропорциональный падающему световому потоку. При этом расстояние до любого рассеивающего объема на трассе зондирования однозначно определяется по значению временного интервала с момента посылки лазерного импульса, поскольку свет распространяется с известной скоростью. А интенсивность принятого сигнала в каждый конкретный момент времени зависит как от свойств конкретного рассеивающего объема атмосферы, так и от характеристик всей атмосферной трассы зондирования на двойном пути от лидара до рассеивающего объема и обратно. Приведем функциональную связь между всеми параметрами приемопередающей системы лидара и интенсивностями принимаемого с различных расстояний протяженной трассы зондирования локационного сигнала [43] [c.41]

В указанной области электромагнитные взаимодействия играют решающую роль, потому что гравитационные по сравнению с ними исчезающе малы, а сильные и слабые еще не включились из-за большого для них расстояния. Особенно важно, что электромагнитные взаимодействия приводят к соединению микрочастиц в системы, находящиеся в устойчивых (стационарных) состояниях. Так соединяются ядра и электроны в атомы, в молекулы, в кристаллы. Но эти же взаимодействия ионизируют атомы, приводят к распаду ядер и т. д. Процессы перестройки в системах заряженных частиц ведут к поглощению и излучению квантов электромагнитного поля, т. е. излучению и поглощению света. Круг физических явлений, вызываемых электромагнитными взаимодействиями в указанном диапазоне, чрезвычайно широк к ним относятся все химические реакции и биологические процессы. [c.22]

Квантовый выход в зависимости от частоты возбуждающего люминесценции света и структуры люминесцирующей молекулы может быть меньше, равен или больше единицы. В первом случае не каждый поглощенный квант вызывает излучение. Равенство единице квантового выхода означает, что каждому поглощенному кванту соответствует точно один квант люминесценции. Даже [c.368]

Спонтанная люминесценция (рис. 34.1,6) отличается от резонансной флуоресценции тем, что после поглощения фотона молекула очень быстро (за время около с) безызлучательно переходит на уровень 3, с которого происходит излучение. Этот вид люминесценции характерен для сложных молекул в парах и растворах. Вынужденная люминесценция (рис. 34.1, в) характеризуется тем, что после поглощения кванта света молекула обычно безызлучательно попадает в состояние 4, которое имеет большее время жизни, чем время жизни возбужденного состояния 3. В результате внешнего воздействия она может попасть в состояние 3 и затем перейти в основное состояние 1 с испусканием фотона частоты vзl. В частности, если безызлучательный переход с уровня 4 на уровень 3 произошел за счет теплового движения молекул, то такая флуоресценция называется замедленной. [c.248]

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]

При определении формы отдельных или редко повторяющихся импульсов необходимо полностью снять корреляционную функцию за время следования отдельного импульса. В этом случае высокое временное разрешение и большая чувствительность достигаются при применении метода двухфотонной люминесценции. Типовая схема измерений показана на рис. 3.12. Молекулы возбуждаются одновременным поглощением двух фотонов— двухфотонным поглощением, после чего имеет место люминесцентное излучение света, длина волны которого может быть короче длины волны возбуждающего света. Процесс поглощения может считаться безынерционным при условии, что обратная ширина однородно уширенной линии мала по сравнению с длительностью импульса. При двухфотонном поглощении вероятность перехода пропорциональна квадрату интенсивности света в месте расположения молекулы, т. е. четвертой степени напряженности поля. Для сред, время жизни которых в возбужденном состоянии велико по сравнению с длительностью импульса, населенность верхнего уровня 2 как функция координаты 2 при двухфотонном поглощении определяется следующим выражением [c.120]

Так как при возбуждении, а также и при измерении часто требуется резонансное взаимодействие между светом и объектом воздействия, то необходимо иметь возможность выбора подходящей длины волны импульсного излучения. Излучение многих лазеров, таких, как рубиновые, на стекле с неодимом и на ЛИГ Nd, газовые, может перестраиваться лишь в узком диапазоне длин волн. Напротив, благодаря широкой линии люминесценции соответствующих органических молекул излучение лазеров на красителях может перестраиваться в более широком диапазоне длин волн, примерно в пределах 100 нм. Выбор нескольких красителей и их последовательное применение в качестве активной среды позволяют перекрыть весь видимый диапазон длин волн (см. гл. 2). Однако для возбуждения электронных, колебательных и вращательных уровней различных веществ требуется излучение в диапазоне от ультрафиолетовой до инфракрасной частей спектральной области. Для этого используются разнообразные методы преобразования частоты, применение которых позволяет преобразовать импульс со средней частотой 0)0 в подобный импульс со средней частотой ш. Специальный метод преобразования частоты уже был описан в связи с рассмотрением генерации импульсов посредством синхронной накачки лазера на красителе. Изменение частоты первичного излучения происходит при этом в результате двухфотонного процесса, разделяющегося на следующие этапы после поглощения фотона с высокой энергией излучается фотон с малой энергией. Разность энергий фотонов выделяется в виде тепла и передается люминесцирующим молекулам. При этом преобразовании одновременно существенно уменьшается длительность импульсов. [c.272]

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]

Для регистрации спектральных линий поглощения, как уже отмечалось, необходим источник непрерывного излучения. Его излучение направляется на вещество, а затем прошедший свет анализируется на спектральном приборе. Может быть и другая последовательность — излучение непрерывного света разлагается спектральным прибором на монохроматические составляющие интенсивности /о, которые последовательно направляются на вещество, и регистрируется интенсивность излучения /, вышедшего из вещества. Зависимость отношения о—Т от длины волны или волнового числа дает спектральную линию поглощения (рис. 1.16, б). Чем больше вещество поглощает квантов энергии, тем меньше величина пропускания Т. После поглощения света молекулы вновь переходят в нижележащие состояния за счет [c.43]

При поглощении или испускании видимого или ультрафиолетового излучения изменяется электронная энергия молекулы. Такой переход обычно сопровождается изменением колебательных и вращательных состояний. Возникающий при этом электронный спектр имеет сложную полосато-линейчатую структуру. Если поглощение или испускание света приводит к изменению колебательной и вращательной энергии молекулы (АЕе=0), то возникает полосато-линейчатый колебательный спектр, расположенный в инфракрасной области (ИК-спектр). Переходы с изменением только вращательной энергии (Д е=0, АЕ —О) дают более простой линейчатый спектр в далекой инфракрасной, а также микроволновой областях. [c.10]

Изменение колебательной и вращательной энергии молекулы может происходить при рассеянии радиации веществом. Если облучение проводится монохроматическим светом частоты Уо, то в рассеянном излучении наблюдаются комбинации этой частоты и частот V внутримолекулярных переходов. Такой спектр называют спектром комбинационного рассеяния (КР-спектр). Спектры комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения дополняют друг друга, так как в них проявляются различные внутримолекулярные переходы. Спектрами КР обладают любые соединения. Их интенсивность, как правило, увеличивается с уменьшением полярности молекул. ИК-спектры поглощения наблюдаются преимущественно у дипольных молекул, а также в тех случаях, когда дипольный момент возникает при колебаниях ядер. [c.10]

В металлах многие электроны являются свободными. Поэтому здесь нельзя говорить о колебаниях около центров равновесия. Электроны движутся и при этом испытывают нерегулярное торможение. Вследствие этого излучение металлов приобретает характер импульсов и имеет волны различной частоты и в том числе волны низкой частоты. Помимо волновых свойств, излучение обладает также и корпускулярными свойствами. Корпускулярные свойства состоят в том, что лучистая энергия испускается и поглощается материальными телами не непрерывно, а отдельными дискретными порциями — квантами света или фотонами. Испускаемый фотон — частица материи, обладающая энергией, количеством движения и электромагнитной массой. Поэтому тепловое излучение можно рассматривать как фотонный газ. Прохождение фотонов через вещество есть процесс поглощения и последующего испускания энергии фотонов атомами и молекулами этого вещества. [c.342]

Молекула С2 получена фотолизом (с использованием УФ-излучения и рентгеновских лучей) молекул ацетилена или метана, изолированных в матрицах менее вероятно, то ее можно обнаружить при стабилизации в матрице паров графита. Хотя основным состоянием этой молекулы является синглет 15 , низколежащее триплетное состояние (ЗПg) приводит к возникновению известных полос Свана, обнаруженных в спектрах комет и углеводородных пламен. В ранних работах предполагалось существование в матрице обоих состояний молекулы С2. Однако позднее было показано, что полосы, отнесенные к переходам из состояния молекулы С2, в действительности принадлежат иону С - образующемуся в матрице за счет присоединения фотоэлектрона. Таким образом, в спектрах поглощения наблюдаются только переходы из основного состояния молекулы С2, хотя полосы Свана в спектрах испускания С 2 все же могут быть замечены при облучении ацетилена, изолированного в матрице, рентгеновскими лучами. Частица С была одним из первых ионов, идентифицированных в матрице. При фотолизе ацетилена образуются и другие ионы, если в матрице, присутствуют источники фотоэлектронов, такие, как цезий и триметиламин, имеющие низкие потенциалы ионизации. При облучении матриц, содержащих С , светом с длиной волны 200-280 нм (л/5 эВ) полосы поглощения С исчезают, что согласуется с предпо- [c.125]

Электронно-колебательные уровни энергии молекул донора и акцептора и миграция энергии между ними 1 — поглощение кванта возбуждающего света 2 — излучение люминесценции [c.228]

Источником энергии солнечного излучения служит термоядерная реакция на Солнце. Основная часть этой энергии испускается в виде электромагнитного излучения в диапазоне 0,2-3 мкм. При прохождении через атмосферу солнечный свет ослабляется, в основном из-за поглощения инфракрасного излучения парами воды, ультрафиолетового излучения - озоном и рассеяния излучения молекулами газов и находящимися в воздухе частицами пыли и аэрозолями. Параметром, отражающим влияние атмосферы на интенсивность и спектральный состав солнечного излучения, доходящего до земной поверхности, является атмосферная (или воздушная) масса (АМ). При нулевой [c.12]

Поглощение света с точки зрения классической теории. Под действием электрического поля световой волны с круговой частотой со отрицательно заряженные электроны атомов и молекул смещаются относительно положительно заряженных ядер, совершая гармоническое колебательное движение с частотой, равной частоте действующего поля. Колеблющийся электрон, превращаясь в источник, сам излучает вторичные волны. В результате интерференции /j падающей волны со вторичной в среде возникает волна с амплитудой, отличной от амплитуды вынуждающего поля. Поскольку интенсивность есть величина. Рис. 11.10 прямо пропорциональная квадрату амплитуды, то соответственно изменится и интенсивность излучения, распространяющегося в среде другими словами, не вся поглощенная атомами и молекулами среды энергия возвращается в виде излучения — произойдет поглощение. Поглощенная энергия может превратиться в другие виды энергии. В частности, в результате столкновения атомов и молекул поглощенная энергия может превратиться в энергию хаотического движения — тепловую. [c.279]

Явление ослабевания люминесценции вследствие введения посторонних веществ носит название тушения люминесценции. Механизм этого процесса ясен для случая резонансной флуоресценции газов. Атом находится в возбужденном состоянии в среднем 10 — 10 с. За это время может произойти столкновение возбужденного атома с каким-либо атомом или молекулой примеси. При этом может оказаться, что энергия возбужденного атома передается частице, которая с ним столкнулась, и расходуется на какие-либо процессы, происходящие в данной частице, или переходит в тепло (столкновения второго рода). Таким образом, часть возбужденных атомов лишается возможности участвовать в излучении, и следовательно, происходит ослабление (тушение) первоначально наблюдаемой люминесценции. Взамен нее может произойти химическая реакция с молекулой, которая сама не поглощает света, но заимствует его от возбужденного атома (сенсибилизированная фотохимическая реакция, см. 190). Поглощенная энергия, переданная при столкновении второй частице, может пойти на возбуждение последней и вызвать ее люминесценцию (сенсибилизированная люминесценция). [c.755]

В резонансе релеевское и комбинационное рассеяния практически не отличимы от люминесценции (если не пользоваться определением люминесценции по Степанову). Как показал Гайтлер ([465], 20), природа релеевского резонансного излучения с возбужденного уровня, имеющего ширину у, зависит от спектрального состава облучающего света. Если система облучается светом с непрерывным спектром в области у, то имеет место резонансная люминесценция, т. е. происходят два независимых процесса поглощение и последующее испускание света со спектральным распределением, обусловленным шириной уровня квантовой системы у. Если же система облучается монохроматическим светом с шириной уо "С Т. испускаемая линия имеет ту же ширину уо и форму, что и первичная. При этом поглощение и излучение представляют собой однофотонный когерентный процесс. Квантовая система помнит , какой фотон она поглотила. В этих условиях энергия квантовой системы в момент взаимодействия со светом не имеет определенного значения. Таким образом, в процессе резонансной флюоресценции нельзя сказать, в каком состоянии, основном или возбужденном, находится молекула. Как только квантовое состояние молекулы сделается опре- [c.578]

Важным направлением Н. с. явл. спектррскопия высокого разрешения атомов и молекуд. В газах при низком давлении атомы и молекулы испускают и поглощают свет на частота , смещённых из-за Доплера эффекту относительно собств. частот неподвижных ч-ц. Линии поглощения и излучения ансамбля хаотически движущихся (тепловое движение) ч-ц состоят из множества близких линий, характерных для отд. ч-ц, имеющих определённую скорость, сливающихся в широкую линию (неоднородное уширение). Информация об истинной ширине линий отд. ч-ц (однородная ширина) оказывается замаскированной неоднородным уширением. Кроме того, спектр, линии отд. атомов могут иметь неск. близко расположенных компонентов. Если расстояние между компонентами Дсо меньше доплеров-ской ширины 7д, то структура линии в обы чных (линейных) спектрах излучения и поглощения не проявляется. Тем самым теряется информация [c.462]

Оптические квантовые генераторы оказали и, несомненно, будут оказывать в дальнейшем значительное влияние на развитие оптики. Изучение свойств самих лазеров существенно обогатили наши сведения о дифракционных и интерференционных явлениях (см. 228—230). Распространение мощного излучения, испущенного оптическим квантовым генератором, сопровождается так называемыми нелинейными явлениями. Некоторые из них — вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, вынужденное рассеяние крыла линии Рэлея и вынужденное температурное рассеяние — описаны в главе XXIX выше упоминались также многофотонное поглощение и многофотонная ионизация (см. 157), зависимость коэффициента поглощения от интенсивности света (см. 157), нелинейный или многофотонный фотоэффект (см. 179), многофотонное возбуждение и диссоциация молекул (см. 189), эффект Керра, обусловленный электрическим полем света (см. 152) сведения о других будут изложены в 224 и в гл. ХК1. Совокупность нелинейных явлений составляет содержание нелинейной оптики и нелинейной спектроскопии, которые сформировались в 60-е годы и продолжают быстро развиваться. [c.770]

Напомним, что причину нелинейных явлений Вавилов усматривал в изменении числа молекул или атомов, способных погло-ш,ать свет, т. е. изменений, обусловленных переходом атомов и молекул в возбужденное состояние и конечной длительностью пребывания в этих состояниях. Помимо указанной, к нелинейным явлениям приводит и ряд других причин часть из них будет рас-с.мотрена ниже. В соответствии с этим и совокупность нелинейных явлений, обнаруженных при исследовании распространения лазерного излучения, оказалась еще более многообразной. Некоторые из них — вынужденное рассеяние Ман,дельштама — Бриллюэна, многофотонное поглощение и ионизация (см. 157), нелинейный фотоэффект ( 179) — описаны выше. В данной главе рассмотрены явления, сводящиеся, в общих чертах, к изменению направления распространения и спектрального состава излучения. [c.820]

Вынужденное испускание. Гипотеза Эйнштейна относительно вынужденного испускания состоит в том, что под действием электромагнитного поля частоты V молекула может, во-первых, перейти с более низкого энергетического уровня Е1 на более высокий 2 с поглощением кванта энергии кх = Е2— 1 (рис. 35.1,6) и, во-вторых, перейти с более высокого уровня 2 на более низкий 1 с испусканием кванта энергии Ау = 2— ( (рис. 35.1, в). Первый процесс принято называть поглощением, второй — вынужденным (индуцированным или стимулированным) испусканием. Скорость каждого из этих процессов пропорциональна соответствующим вероятностям 12 и 21 , где 12 и 21 — коэффициенты Эйнштейна для поглощения и вынужденного испускания и — спектральная плотность излучения. Согласно принципу детального равновесия при термодинамическом равновесии число квантов света йп, поглощенных за время (11 при переходах / —>- 2, должно равняться числу квантов с1п2, испущенных в процессе обратных переходов 2- 1. Число поглощенных квантов согласно Эйнштейну пропорционально спектральной плотности радиации и и числу частиц П на нижнем уровне [c.269]

Образование больших квантов люминесценции, превышающих по величине поглощенные кванты возбуждающего света, связана с тем, что исследуемые молекулы в невозбужденном состоянии обладают некоторым запасом колебательной энергии. Эта энергия в комбинации с энергией поглощенного кванта и может образовывать большие кванты люминесценции, удовлетворяющие соотношению (4.9). Таким образом, при возникновении антистоксовской части спектра люминесценции происходит частичное преобразование колебательной энергии исследуемых молекул в энергию их излучения. [c.177]

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]

ПОЛЯРИЗОВАННАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ. Люминесцентное излучение мн. объектов полностью или частично, линейно или циркулярно поляризовано вследствие анизотропии элементарных актов поглощения и испускания квантов света в процессе люминесценции. Если лгоминесциругощая среда макроскопически анизотропна, то изл атели (атомы, молекулы, ионы) имеют преимуществ, ориентацию моментов, к-рая п определяет поляризацию люминесценции. Анизотропия в среде может быть и наведённой, возникающей в результате направленной ориентации излучателей во внеш. Поле (электрическом, магнитном), а также анизотропии возбуждения (в частности, при возбуждении люминесценции поляризов. светом). [c.68]

Воздействие поля электромагнитного излучения на молекул) может сопровождаться поглощением света (фотона), если энер ГИЯ квантов излучения совпадает с энергией возможных иерехо дов в молекуле и такой переход разрешен правилами отбора (см 10). При этом молекула вынужденно переходит из состояния п с энергией Е" в возбужденное состояние т с энергией Е (рис. 1.15,в). Из состояния т молекула может перейти обратно в состояние п двумя путями. 1) Самопроизвольно (спонтанно) (рис. 1.15, г) через -10 —10 с, при этом образуется квант электромагнитного излучения (следует обратить внимание иа то, что излучение отдельных молекул пространственно разделено и происходит в разные моменты времени и в произвольных направлениях, т. е. некогерентно). 2) Вынуждено (рис. 1.15, (3) под действием кванта той же самой энергии, при этом действующий квант и рожденный распространяется в том же направлении и [c.42]

Энергия для И. частицы м. б. ей сообщена и в виде излучения. Интенсивными ионизаторами первого типа являются а-лучи (быстро летящие ионы гелия), (3-лучи (быстрые электроны), Я-лучи (ионизированные атомы водорода), катодные и каналовые лучи в разрядных трубках и т. д. При высокой темп-ре вещества И. может происходить при соударении быстрой нейтральной частицы с другой (тепловая И.), Быстрая нейтральная частица может получиться и при низкой темп-ре путем нейтрализации положительного иона. Такой ион, ранее ускоренный электрич. полем, сохраняет свою скорость и может в течение известного времени производить И. В случае ионизаторов второго типа энергия И. сообщается молекулам благодаря поглощению излучения. Поглощение электромагнитной волны происходит по квантовым законам порциями величины ку, где Ь, — постоянная Планка V-— число колебаний в ск. (V = с Х с — скорость света Л, — длина волны света). Молекула только тогда будет ионизирована, если она поглотит квант излучения (фотон) энергии ку, равный по меньшей мере работе И. Энергия фотона ку тем больше, чем короче длина волны падающего света. Так напр., энергия фотонов видимого света не достаточна для И., ультрафиолетовый свет может производить И. в нек-рых газах (пары щелочных металлов). Рентгеновские лучи, у-лучи радия, космические лучи производят весьма интенсивную И. Во многих случаях И. облегчается благодаря процессу возбуждения, при к-ром нейтральные частицы переходят в такие состояния, когда внутри частицы хотя бы один из электронов находится на уровне энергии, более высокой, чем в нормальном случае (новая орбита электрона). Такой атом обладает дополнительным запасом энергии, и для удаления электрона за пределы атома теперь нужна меньшая энергия. Процесс И. такого атома называется ступенчатой И. Относительная И. количественно оценивается числом пар зарядов (положительных и отрицательных), создаваемых тем или другим фактором на пути в 1 см. Для И. молекул электронами относительная И. представляется кривой, имеющей максимум ок. 140 электроно-вольт и затем спадающей с увеличением энергии электрона. Относительная И. положительными ионами (а-лучи, протоны и т. д.) эффективна лишь для ионов с большой энергией. Ионы, обладающие энергией, близкой к энергии медленных электронов, практически И. газа в объеме не производят. Относительная И. при поглощении излучения связана с коэф-том поглощения лучей и обычно сопровождается вторичными эффектами. Таким вторичным эффектом может - быть ионизация не непосредственно светом, а электронами [c.140]

При температурах выше 15 000—20 000° К, когда молекулы почти полностью диссоциированы на атомы и последние заметно ионизованы, поглощение света в непрерывном спектре складывается из фотоэлектрического поглощения атомами и ионами и тормозного поглощения в поле ионов. Эти механизмы были подробно рассмотрены в разделе 1 настоящей главы, где были даны оценочные формулы для вычисления коэффициентов поглощения и средних пробегов излучения, основанные на приближении водородоподобности. В табл. 5.2 8 были приведены результаты расчетов средних пробегов в воздухе в области многократной ионизации, т. е. при температурах выше примерно 50 000° К. При температурах ниже 15 000° К в поглощении участвуют все рассматривавшиеся выше механизмы, причем сравнительная роль различных составляющих очень сильно зависит от частоты света и от термодинамических условий температуры и плотности. К составляющим непрерывного и квазинепрерывного поглощения относятся молекулярные переходы в молекулах, присутствующих в нагретом воздухе, N2, О2, N3, N0, МОг, фотоэлектрическое поглощение частицами О2, N2, N0, О, Р , 0 , свободно-свободные переходы в поле ионов 0 , N0+, О , N3, а также, возможно, в поле нейтральных атомов и молекул. [c.283]

Земная атмосфера не только портит качество нзображения, но и поглощает и рассеивает лучи. Поглощение света вызывается двумя причинами молекулярным поглощением и поглощением аэрозолями. Молекулярное поглощение происходит как по всему спектру, так и в отдельных линиях и полосах. Озон полностью поглощает ультрафиолетовое излучение с длиной волпы короче . = 0,2950 мкм. Молекулы воды, кислорода и углекислого газа дают широкие полосы поглощения в красной и инфракрасной частях спектра. Аэрозоли, поглощая и рассеивая свет, вызывают общее уменьшение прозрачности атмосферы. Выбирая место дли строительства обсерватории, приходится считаться с числом ясных иочей и с общей прозрачностью атмосферы. [c.86]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...