Вращательные переходы

Частоты электронных переходов соответствуют ультрафиолетовой и видимой областям спектра, частоты же колебательных и вращательных переходов — ближней и дальней инфракрасной области. [c.282]

Активная среда НР. Условия возбуждения возбуждение колебательных уровней в химических реакциях оптическая накачка для возбуждения колебательно-вращательных переходов [c.909]

Чисто вращательные переходы [c.909]

Рис. 34.8. Схема части лазерных переходов на молекулах СО, показывающая электронные переходы в полосе Ангстрема и колебательно-вращательные переходы в основном состоянии молекулы СО X 2+ [7]

Образование электромагнитных волн при колебательных и вращательных переходах имеет место в газах с несимметричными молекулами. Такие переходы возможны даже при умеренных температурах. По этой причине трех- и более атомные газы такие, как СО2, Н2О, 802, NHз, СН4, заметно излучают и поглощают энергию при температурах в несколько сотен градусов. Из трех- [c.130]

Рве. 1, Огибающие интенсивностей колебательно-вращательных переходов основных полос для изотопов СО2- [c.442]

Молекулярные лазеры (на колебательно-вращательных переходах) [c.116]

Пороговое условие генерации в СОг-лазере может удовлетворяться для различных собственных частот резонатора, попадающих в пределы контуров усиления для переходов между различными вращательными подуровнями, и поэтому, если не принимать специальных мер, СОг-лазер может генерировать на нескольких вращательных переходах одновременно. [c.122]

Одним из перспективных с точки зрения практического использования является газовый лазер на молекуле оксида углерода (угарного газа). Как и СОг-лазер, лазер на СО работает на колебательно-вращательных переходах в основном электронном состоянии. Несмотря на то что в этих лазерах используются практически одинаковые способы колебательного возбуждения молекул, механиз- [c.150]

Первый множитель в правой части этого выражения указывает на то, что чисто вращательные переходы возможны только в молекулах, обладающих постоянным дипольным моментом Цер. Это нетрудно объяснить, поскольку в случае, скажем, спонтанного испускания излучение можно считать обусловленным вращением рассматриваемого дипольного момента. Для молекул с постоянным дипольным моментом величина пропорцио- [c.101]

Основываясь на проведенном выше анализе, можно сделать следующие выводы относительно правил отбора, которые применимы к излучательным переходам 1) для чисто вращательных переходов и для молекул, обладающих постоянным ди-польным моментом, вероятность перехода определяется правилом отбора А/ = 1 для изменения вращательного состояния (для более сложных молекул возможно также А/ = 0). 2) В случае активных в ИК-области вращательно-колебательных переходов вероятность перехода определяется правилом отбора А/= 1 для изменения вращательного состояния (или также А/ = [c.103]

Другим примером газового лазера на колебательно-вращательных переходах, который мы кратко рассмотрим, является СО-лазер. Этот лазер привлек значительный интерес в связи с тем, что он генерирует на более короткой, чем С02-лазер, длине волны (А, 5 мкм), а также имеет высокий КПД и высокую выходную мощность. Экспериментально достигнутые [20] выходные мощности таких лазеров превышают 100 кВт, а КПД — 60 % Однако, чтобы осуществить лазер с такими параметрами, газовую смесь приходится охлаждать до низких температур (77—100 К). В генерацию лазера при А, 5 мкм дают вклад несколько вращательно-колебательных переходов [например, при температуре Т = 77 К, начиная с переходов о (П) - v(lO) и кончая переходами у (7)- -о(6)] сильно возбужденной молекулы СО. [c.377]

Лазеры на вращательных переходах г---------------1 [c.437]

ЛИШЬ незначительную часть действующих в настоящее время лазеров. Для иллюстрации этого на рис. 6.57 приведены диапазоны длин волн, перекрываемые существующими лазерами. На этом же рисунке показаны области спектра, генерацию в которых потенциально можно будет получить на следующих трех типах лазерных переходов в газах 1) на переходах между электронными состояниями, 2) на колебательно-вращательных переходах и 3) на вращательных переходах. Однако следует [c.437]

Наличие большого дипольного момента необходимо, но оно не гарантирует большой величины соответствующего матричного элемента F/ -перехода и большого коэффициента усиления активной среды. Кроме этого, оказываются важными значения характеристических чисел для данных вращательных переходов возможности выбора этих параметров ограничены наличием случайных совпадений линий поглощения с линиями генерации лазера накачки. [c.150]

В качестве простого примера влияния вращения молекулы на ее спектр можно рассмотреть молекулу метана. Она имеет тетраэдрическую равновесную геометрию в основном электронном состоянии, и для классификации колебательных состояний применяется точечная группа Та. Проводя рассмотрение на основе точечной группы симметрии, можно показать, что молекула метана не имеет электрического дипольного момента и разрешенного в электрическом дипольном приближении вращательного спектра. Однако центробежное искажение вращающейся молекулы может привести к появлению отличного от пуля электрического дипольного момента, поэтому молекула метана будет иметь вращательный спектр ). Группа молекулярной симметрии метана позволяет понять, какие ровибронные состояния могут взаимодействовать в результате центробежного искажения молекулы, и определить, какие вращательные переходы могут появляться в спектре. [c.13]

Вращательные переходы сопровождают колебательные и электронные переходы, рассмотренные выше, и удовлетворяют условию [см. (11.156)] [c.350]

Чисто вращательные переходы (при которых вибронное состояние не изменяется, т. е. Фу = Ф", Фе = Фе) могут происходить в соответствии с правилами отбора, приведенными выше, если вибронное состояние относится к типу симметрии, для которого [условие отличия от нуля интеграла в (11.154)] [c.351]

Вращательные уровни энергии — это уровни, связанные с вращательным движением молекулы как целого. Вращение молекул приближенно рассматривают как свободное вращение твердого тела с тремя моментами инерции вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. При этом возможны три случая 1) сферический волчок (все три момента инерции одинаковы) 2) симметричный волчок (два момента инерции одинаковы, третий отличен от них) 3) асимметричный волчок (все три момента инерции различны). Разности энергий соседних вращательных уровней составляют от сотых долей электрон-вольта для самых легких молекул до стотысячных долей электрон-вольта для наиболее тяжелых молекул. Вращательные переходы непосредственно изучаются методами инфракрасной спектроскопии и комбинационного рассеяния света, а также методами радиоспектроскопии. Колебательно-вращательные спектры получаются в ре-дультате того, что изменение колебательной энергии сопровождается одновременными изменениями вращательной энергии. Такие изменения происходят и при электронно-колебательных переходах, что и обусловливает вращательную структуру электронно-колебательных спектров. [c.228]

I — возможная область генерации на вращательных переходах II--возможная область генерации на колебательно-вращательных переходах III—возможная область генерации на электронных переходах IV — полупроводниковые лазеры V—химические лазеры VI — лазеры на красителях VII—газовые лазеры VIII — твердотель г ные лазеры [c.297]

В табл. 34.2 используется стандартная система обозначений молекулярной спектроскопии. Колебательновращательная полоса — совокупность переходов из верхнего колебательного состояния (vi, V2,. .., и )ворзс на нижнее (У[, 2,. ... г>п)нижн, где v,, vi,. .., Уп — квантовые числа для п нормальных колебаний молекулы. Квантовые числа У , V2, из для трехатомной молекулы относятся соответственно к симметричному валентному, деформационному и асимметричному валентному колебаниям. Чисто вращательные переходы — переходы между уровнями одного н того же электронного и колебательного состояния, различающиеся вращательным квантовым числом. [c.896]

Межзвездные мазеры [59]. В отдельных плотных образованиях межзвездного газа, расположенных рядом с сильными источниками возбуждения, может возникать мазерное излучение. Наблюдаются мазеры на вращательных переходах молекул ОН, НгО, SiO и СНгОН (табл. 45.33). Различают мазеры, связанные с холодными звездами больших размеров, излучающими в инфракрасном диапазоне (табл. 45.34), и мазеры, [c.1218]

B. . широко применяется при исследованиях атомов, ионов, молекул и твёрдых тел для изучения их знергетич. структуры, вероятностей переходов и др. характеристик. В область Х<200 нм попадают резонансные переходы ряда нейтральных ато.мов, подавляюп(его большинства одно- и двукратно ионизованных атомов, а также всех ионов более высокой кратности ионизации. Электронно-колебательно-вращательные переходы мне- [c.236]

Наиб, хорошо разработаны методы И. с. и ближней и средней ИК-области спектра, далёкая ИК-область освоена несколько хуже, но исследование ИК-спектров в этой области представляет большой интерес, т. к. в ней расположены частоты чисто вращательных переходов, а также частоты колебаний мн. кристаллич. решёток, молекул, содержащих тяжёлые атомы, межмолеку-лярные колебания и т. д. Развиваются методы И. с. в далёкой ИК-области спектра, использующие в качестве источников излучения лазеры и лампы обратной волны (см. Субмилламетровая спектроскопия). [c.181]

В молекулах чисто вращательные переходы подчиняются О. п. для изменения проекции полного утл. момента (характеризуется квантовым числом К) на выделенную ось симметрии молекулы. Так, для молекул типа жёсткого симметричного волчка Д7С = 0 в поглощении. Однако центробежное искажение и эффекты колеба-тельно-вращат. взаимодействия еибронного взаимодействия) существенно ослабляют это О. п. В частности, в спектрах молекул симметрии Сз в осн. состоянии разрешаются переходы с АК = 3, 6 ит. д. (вероятность переходов с АК — 6 на 4 порядка меньше, чем переходов с АК — 3), а в вырожденных вибронных состояниях возможны и переходы с АК = 1, 2 и т. д. Для молекул типа асимметричного волчка О. п. по АК теряют смысл. [c.487]

В соответствии с вышеизложенным переходы между энергетическими уровнями можно разделить на три типа 1) Переходы между двумя вращательно-колебательными уровнями различных электронных состояний, которые называются виб-ронными переходами от сокращения английских слов vibrational (колебательный) и ele troni (электронный). В целом все они попадают в ближний УФ диапазон спектра. 2) Переходы между двумя вращательно-колебательными уровнями одного и того же электронного состояния (вращательно-колебательные переходы)—в большинстве своем они попадают в ближний и средний ИК диапазоны спектра. 3) Переходы между двумя вращательными уровнями одного колебательного состояния [например, состояния с квантовым колебательным числом у = О, основного электронного состояния (чисто вращательные переходы)], которые приходятся на дальнюю ИК-область спектра. В дальнейшем мы рассмотрим колебательные и вращательно-колебательные переходы, поскольку в наиболее широко применяемых молекулярных газовых лазерах генерация осуществляется именно на этих двух типах переходов. Существуют также лазеры, работающие на чисто вращательных переходах и при этом генерирующие в дальнем ИК диапазоне спектра, но область их использования относительно ограничена (спектроскопическими приложениями). [c.96]

В случае чисто вращательных переходов и2е = Щс и Ыг = = uiti. При этом из (2.182) видно, что дипольный момент Це( о) равен [c.101]

Из представленного выше рассмотрения ясно, что генерация в С02-лазере может осуществляться на переходе либо (00° 1) (10 0) (Я =10,6 мкм), либо (00 Ч) (02 >0) (Я = 9,6 мкм). Поскольку сечение первого перехода больше, а верхний уровень один и тот же, генерация, как правило, происходит на переходе 00°1 10°0. Для получения генерации на линии 9,6 мкм в резонатор для подавления генерации на линии с наибольшим усилением помещается соответствующее частотно-селективное устройство (часто применяется система, изображенная на рис. 5.4,6). До сих пор в нашем обсуждении мы пренебрегали тем фактом, что как верхний, так и нижний лазерный уровни на самом деле состоят из многих близко расположенных вращательных уровней. Соответственно и лазерный переход может состоять из нескольких равноотстоящих колебательно-вращательных переходов, принадлежащих Р- или / -ветвям (см. рис. 2.28), причем Р-ветвь дает наибольшее лазерное усиление. Для полноты картины следует также учесть тот факт, что благодаря больцманов-скому распределению населенности между вращательными уровнями наибольшую населенность имеет вращательный уровень /" = 21 верхнего 00°1 состояния (рис. 6.16)На самом деле генерация фактически будет происходить на колебательно-вращательном переходе с наибольшим усилением, т. е. начинающемся с самого населенного уровня. Это происходит потому, что скорость термализации вращательных уровней в С02-лазере [ 10 с- -(мм рт. ст.)- ] больше, чем скорость уменьшения населенности (за счет спонтанного и вынужденного излучения) того вращательного уровня, с которого происходит лазерная генерация. Поэтому в генерации лазера на вращательном переходе с максимальным усилением будет принимать участие полная населенность всех вращательных уровней. Следовательно, подытоживая наше обсуждение, можно сказать, что генерация в СО2-лазере при нормальных условиях возникает на линии Р (22) [т. е. (/ = 21) (/" = 22)] перехода (00 1) (10 0). Другиели-нии того же самого перехода, а также линии, принадлежащие [c.365]

В экзотермической реакции часть теплоты реакции перейдет в энергию колебательно-вращательного или электронного возбуждения молекулы АВ. Таким образом, есл достичь инверсии населенностей, то на основе реакции ассоциативного типа можно в принципе создать лазеры на колебательно-вращательных или внбронных переходах. Однако несмотря на то, что были приложены большие усилия, до сих пор удалось создать лишь химические лазеры на колебательно-вращательных переходах. Генерация в этих лазерах была получена в диапазоне длин волн 3—10 мкм, причем наиболее примечательными примерами являются лазеры на HF и DF, которые мы рассмотрим в следующем разделе. Реакция диссоциативного типа п обн1ем виде записывается следующим образом [c.397]

Теоретическое исследование процесса усиления коротких импульсов в эксимерном лазере выполнено в [80, 81]. Важным, хотя быть может и несколько неожиданным на первый взгляд, оказывается вывод о том, что по мере сокращения длительности импульса, процесс усиления становится практически полностью некогерентным. Это обусловлено специфической структурой спектра эксимерной молекулы. Поэтому, если при усилении пикосекундных импульсов возможны проявления когерентных эффектов, связанных с осцилляциями населенностей на отдельных вращательных переходах, разбиение на субим- [c.275]

Этот процесс возможен только в случае, когда энергия возбуждения атома Не превосходит энергию ионизации и последующего иона М+. При газодинамическом возбуждении активной среды инверсная заселенность возникает за счет различия времен релаксации уровней в протекающем через сверхзвуковое сопло нагретом газе. В результате генерации тепловая энергия преобразуется в энергию когерентного излучения. Хотя КПД (1 %) и энергосъем (25 Дж/г) для газодинамических лазеров относительно невелики, их энергетическая перспективность определяется возможностью обеспечения значительного расхода газа и удобством непосредственного использования продуктов сгорания различных топлив. Газодинамические лазеры являются самыми мощными лазерами (200 кВт), работающими на колебательно-вращательных переходах молекул (СО2, NgO, СО2, СО). В последние годы все более широкое развитие получают комбинированные способы создания неравновесной среды в газодинамических лазерах. Можно выделить три направления газодинамическое с селективным возбуждением, электро-газодинамическое. При химическом возбуждении инверсия населенностей создается в результате экзотермических химических реакций, в которых образуются возбужденные атомы, молекулы, радикалы. Газовая среда удобна для химического возбуждения тем, что реагенты легко и быстро перемешиваются и легко транспортируются. Химические лазеры интересны тем, что в них происходит прямое преобразование химической энергии в энергию электромагнитного излучения, без необходимости использования электрической энергии. [c.42]

Химические процессы, используемые для создания активной среды лазеров, должны обеспечивать существенный энерговклад во внутренние степени свободы продуктов реакции достаточную скорость этих процессов по сравнению с процессами релаксации энергии внутренних степеней свободы. Наилучшим образом указанным условиям отвечает широкий класс экзотермических реакций, сопровождающихся образованием колебательно-возбужденных молекул (в настоящее время лазеры на колебательно-вращательных переходах являются основными типами действующих химических лазеров). В области химических лазеров на электронных и чисто вращательных переходах работы носят в основном поисковый характер. Наиболее важными факторами, определяющими возможность использования реакций в химических лазерах на колебательно-вращательных переходах, являются доля энергии реакции идущая на возбуждение колебаний и вид распределения молекул-продуктов по колебательным уровням в первичном акте реакции, т. е. константы скорости реакции для отдель- [c.44]

Начнем рассмотрение с переходов в молекулах (или атомах) разреженного газа. Если на систему не действует излучение и если соударения между частицами газа происходят очень редко, то дезактивация однажды возбужденной частицы может осуществиться только в результате спонтанного испускания. В этом случае скорость релаксации, согласно выводам в разд. 1.1, определяется коэффициентами Эйнштейна для спонтанного испускания <Сд21 = 2ь В табл. 1.3 приведены типичные значения Л21 для электронных, колебательных и вращательных переходов. Таблица содержит также частоты переходов (021 и моменты переходов Ц21 молекул, которым в разд. 1.3 сопоставлены коэффициенты Эйнштейна. Они пропорциональны и со . Моменты переходов характеризуют величину осцилли- [c.30]

Таблица 1.3. Типичные параметры иитеисивиых электронных, колебательных и вращательных переходов в молекулах

Возбужденные молекулы в газе могут дезактивироваться не только за счет процессов излучения, но и через соударения. Соответствующая скорость релаксации есть число соударений в единицу времени, пропорциональное давлению газа. Вероятность дезактивации при соударении сильно убывает с возрастанием энергии перехода. Если для вращательных переходов ее порядок величины заключен между 1 и Ш , то для колебательных переходов она снижается до 10 —10 . При этом следует заметить, что полное преобразование всей колебательной энергии в поступательную энергию партнера по соударению (кол.- поступ.) гораздо менее вероятно, чем дезактивация через другие колебания (кол.- кол.) или вращения (кол.- - вращ.), при которой лишь малая разность энергий преобразуется в поступательную энергию. С возрастанием размеров самой молекулы сильно увеличивается, вообще говоря, число возможностей для релаксации и соответствующие времена релаксации убывают (см., например, [1.5, 1.6]). [c.32]

Если равновесные конфигурации для молекулы в двух электронных состояниях Фе И Фе различны, ТО оривнтация осей (x,y,z), закрепленных в молекуле, для этих двух состояний при данном мгновенном расположении ядер также может быть различной. Это обусловлено тем, что ориентация осей определяется из условий Эккарта, которые зависят от равновесной геометрии молекулы [см. (7.127) — (7.135)]. Такой эффект называется поворотом осей [60]. Поэтому для однозначного определения ориентации осей (х, у, г) и, следовательно, величин Kat и Ма в (11.152) мы должны в качестве равновесной геометрии молекулы, которая может быть использована в условиях Эккарта, выбрать равновесную конфигурацию молекулы в одном из электронных состояний. Тогда вращательные волновые функции другого электронного состояния следует выразить через вращательные волновые функции, зависящие от углов Эйлера, определенных относительно новых осей, так как матричные элементы ЯаЕмогут содержать только один набор углов Эйлера, В результате становятся разрешенными некоторые лишние вращательные переходы, называемые переходами с поворотом осей, которые не удовлетворяют правилам отбора по К (или Ка и Кс), выведенным ниже. Этот эффект следует учитывать также при сравнении экспериментальных значений вибропных матричных элементов операторов Ма с их значениями, вычисляемыми из первых принципов. Переходы с поворотом осей обычно слабые и наблюдаются редко. [c.348]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...