Спектры комбинационного рассеяния и их применение

Классическая электромагнитная теория света не может объяснить многих явлений при взаимодействии света с веществом. В частности, она дает неправильное соотношение интенсивностей между красными и фиолетовыми сателлитами в спектре комбинационного рассеяния. Элементарные акты взаимодействия света с веществом носят квантовый характер, и поэтому многие спектральные закономерности могут быть поняты лишь на основе применения квантовой теории. [c.102]

При фотоэлектрической регистрации спектров комбинационного рассеяния количественный анализ также проводится двумя методами с применением эталонного вещества и без эталона, зная заранее интенсивность линий индивидуальных веществ, входящих в исследуемую смесь. Однако при этом необходимо учитывать специфику записи спектра (см. 2 задачи 6). [c.143]

Отметим, между прочим, что никогда не наблюдается фотохимический эффект, который производился бы инфракрасными лучами. Поэтому не следует опасаться распада или изменения вещества, что имеет место при применении техники исследования, использующей ультрафиолетовые спектры поглощения или спектры комбинационного рассеяния (эффект Рамана). [c.154]

Применения комбинационного рассеяния. Комбинационное рассеяние дает прямой метод исследования строения молекул, позволяя измерять частоты их собственных колебаний, изучать симметрию молекул, внутримолекулярные силы, молекулярную динамику и т. д. Спектры комбинационного рассеяния настолько характерны для молекулы, что с их помощью можно проводить анализ строения сложных молекулярных смесей, когда химические методы анализа не дают желаемых результатов. [c.300]

К настоящему времени имеется много работ, посвященных изучению физико-химических свойств соединений, характеризующихся наличием в их структуре кремний-кислородных циклов. Эти соединения относятся к двум основным классам силикатам и кремний-органическим соединениям, имеющим важное практическое применение, поэтому исследование их строения представляет значительный интерес и имеет тесную связь с очень трудным вопросом изучения строения стеклообразного состояния. Одним из основных методов исследования являются колебательные спектры. К настоящему времени получено много экспериментальных данных по инфракрасным спектрам поглощения и отражения, а также спектрам комбинационного рассеяния кольцевых силикатов [ ] и многих циклических силоксанов Вследствие отсутствия теоретических [c.165]

Д.11Я определения системы электрооптических параметров различных функциональных групп требуется экспериментальное и теоретическое исследование абсолютных интенсивностей спектров комбинационного рассеяния простейших представителей различных классов соединений. Решение этой проблемы позволит использовать набор электрооптических параметров различных функциональных групп для теоретического исследования интенсивностей и поляризаций в спектрах комбинационного рассеяния большого числа сложных молекул, перейти к интерпретации интенсивностей, произвести количественный анализ факторов, определяют,их интенсивность тех или других полос, установить характеристичность интенсивностей, обосновать количественный структурно-групповой анализ сложных соединений. Таким образом, задача теоретического анали-лиза интенсивностей линий в спектре комбинационного рассеяния многоатомных молекул имеет принципиальное значение для дальнейшего развития применений спектроскопии комбинационного рассеяния для исследования структуры молекул. [c.296]

СПЕКТРЫ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ [c.747]

Анализ спектров комбинационного рассеяния. При освещении изучаемого вещества светом от источника, обладающего линейчатым спектром (например, от ртутной лампы), можно наблюдать и регистрировать спектр рассеянного излучения. При этом, если выбрать направление наблюдения, перпендикулярное направлению освещающего пучка света, в спектре отраженного света, кроме линий, характерных для источника, появятся добавочные линии-спутники, сопровождающие каждую из линий первичного света. Линии-спутники возникают вследствие интерференции частот падающего света и частот собственных колебаний молекул. Положение спутников в комбинационном спектре рассеянного света и их интенсивность определяются строением молекул, характером химических связей и могут служить информативным показателем при изучении жидких сред. Метод нашел широкое применение при анализе сложных органических соединений. [c.126]

При неясности в идентификации ветвей по симметрии, когда неизвестна точная модель силовых постоянных, задача все же может быть решена с помощью анализа многофононных-оптических спектров инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния света. Иначе говоря, применение теоретико-групповых методов позволяет получить несколько возможных решений задачи, а затем наблюдение разрешенных оптических процессов в фононном спектре комбинационного рассеяния дает возможность найти энергию отдельных фононов соответствующей симметрии и, следовательно, отнести фононы к определенным- оптическим ветвям. [c.297]

При контроле за загрязнением может возникнуть еще одна дополнительная проблема, о которой упоминалось ранее. Сигнал комбинационного рассеяния от молекул загрязняющей компоненты в шлейфе может перекрываться с сигналами О- или 5-ветвей комбинационного рассеяния основной компоненты Пример такого случая представлен на рис. 3.22. В одной из первых фундаментальных работ, где исследовались вопросы применения комбинационного рассеяния для контроля за загрязнением окружающей среды (405, 83], было показано, что в большинстве случаев можно устранить спектральную интерференцию, используя узкополосные спектральные фильтры. На рис. 9.53 приведен наглядный пример различий, существующих в спектрах комбинационного рассеяния в обратном направлении и наблюдавшихся на расстоянии 20 м, для обычной атмосферы, дымового шлейфа от горящей нефти и выхлопных газов автомобиля [83]. В табл. 9.8 даны значения соответствующих концентраций молекул атмосферного N2 результаты, приведенные в скобках, считаются менее точными. Эти Данные получены с помощью Мг-лазера, генерирующего импульсы излучения с длиной волны 337 нм, длительностью 10 не, частотой следо- [c.455]

Во многих случаях в экспериментах в НЛО для спектрального разложения или для подавления какого-либо определенного излучения оказывается достаточным применение фильтров, так как линии, которые необходимо разделить, обычно достаточно удалены друг от друга. Примерами могут служить генерация второй и третьей гармоник или большое смещение стоксовой и антистоксовой компонент вынужденного комбинационного рассеяния. Диэлектрические многослойные фильтры отличаются тем, что обладают высокой прозрачностью в резко ограниченной заданной спектральной области. Они изготовляются для видимого участка спектра и для прилегающих к нему областей ультрафиолетового и инфракрасного света, характеризуются разнообразием свойств и могут применяться также как отражательные фильтры. Некоторое смещение границ прозрачности может быть достигнуто путем вращения фильтра. Для достижения сильного поглощения (на много порядков) применяются преимущественно поглощательные фильтры, каковыми наряду с цветными стеклами служат также растворы селективно поглощающих веществ, полупроводники и другие твердые вещества. Если фильтры предназначаются для излучений высокой мощности, то их свойства должны подвергаться точному контролю, поскольку насыщение поглощения, поглощение из возбужденных состояний, а также те или иные разрушения могут создать свойства, сильно отличающиеся от свойств вещества при малых сигналах. [c.52]

Главный вопрос, рассматриваемый в гл. 12, представляет собой центральную тему книги — теорию взаимодействия излучения с веществом. Мы излагаем эту теорию, уделяя особое внимание процессам инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния света решеткой. Сначала дается вывод методами квантовой механики с использованием обычной теории возмущений. Такое рассмотрение позволяет проанализировать оптические процессы посредством анализа матричных элементов переходов для процессов инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния. В этом анализе основную роль с точки зрения теории симметрии играет теорема Вигнер — Эккарта, позволяющая установить отличные от нуля матричные элементы переходов. Теперь в нашем распоряжении имеются все необходимые сведения симметрия начального и конечного состояния кристаллической решетки, а также симметрия оператора перехода. Определяя коэффициенты приведения, можно довести рассмотрение до конца и установить правила отбора. Это рассмотрение дает пример прямого, конкретного, легко обозримого и используемого приложения теории симметрии. Кроме того, применение правил отбора для интерпретации решеточных спектров представляет собой одну из наиболее полезных глав книги. [c.21]

Проблема детальной колебательной структуры спектров поглощения люминесценции и комбинационного рассеяния продолжает оставаться актуальной. Спектральные линии, на которых работают кристаллические лазеры, суть электронно-колебательные линии. Недавно построены первые лазеры, работающие не на чисто-электронной линии, а на ее колебательных повторениях [111]. Они существенно расширяют поле применения лазерной техники, открывая перспективы к созданию широкополосных оптических усилителей и настраиваемых осцилляторов. [c.32]

В начальный период развития лазерного дистанционного зондирования наличие лазеров только с фиксированными частотами излучения в красной или ИК-областях спектра ограничивало исследования в атмосфере сигналами, обусловленными обратным рассеянием Рэлея — Ми. Последующее бурное развитие лазерной техники существенно расширило используемые механизмы взаимодействий лазерного излучения с веществом, пригодных для целей дистанционного зондирования окружающей среды. Представление о разнообразии типов лазеров, которые могут использоваться в дистанционном зондировании, можно получить, ознакомившись с выборочным списком выпускаемых импульсных лазеров (табл. 5.1), а также с табл. 5.2. Еще более широкие возможности по применению лазеров открываются при использовании генерации второй (или третьей) гармоники, параметрической конверсии или комбинационного сдвига. [c.201]

В настоящее время на основе внешнего и внутреннего фотоэффекта строится бесчисленное множество приемников излучения, преобразующих световой сигнал в электрический и объединенных общим названием — фотоэлементы. Они находят весьма широкое применение в технике и в научных исследованиях. Самые разные объективные оптические измерения немыслимы в наше время без применения того или иного типа фотоэлементов. Современная фотометрия, спектрометрия и спектрофотометрия в широчайшей области спектра, спектральный анализ вещества, объективное измерение весьма слабых световых потоков, наблюдаемых, например, при изучении спектров комбинационного рассеяния света, в астрофизике, биологии и т. д. трудно представить себе без применения фотоэлементов регистрация инфракрасных спектров часто осуществляется специальными фотоэлементами для длинноволновой области спектра. Необычайно широко используются фотоэлементы в технике контроль и управление производственными процессами, разнообразные системы связи от передачи изображения и телевидения до оптической связи на лазерах и космической техники представляют собой далеко не полный перечень областей применения фотоэлементов для решения разнообразнейших технических вопросов в,современной промышленности и связи. [c.649]

Как раздел молекулярной спектроскопии, индуцированные спектры начали систематически изучаться приблизительно 15 лет назад (см. обзоры Р ]), хотя еще в 1932 г. Кондон показал, что возникновение у помещенных в электрическое поле молекул индуцированного дипольного момента ведет к появлению своеобразного колебательно-вращательного спектра поглощения, интенсивность которого определяется матричными элементами тензора поляризуемости и правилами отбора, действующими в спектрах комбинационного рассеяния. Чрезвычайно тесная связь индуцированных спектров с процессами межмолекулярных взаимодействий определяет перспективность использования этих спектров для получения разносторонней информации о структуре межмолекулярных полей и молекулярной динамике сжатых газов и конденсированных систем, в частности динамики трансляционного движения молекул. Особый интерес представляют применения индуцированных спектров в астрофизике и физике атмосферы. Наблюдения квадрупольных и индуцированных полос в обертонной об.пасти позволили подтвердить присутствие молекулярного водорода в атмосферах гигантских планет [ Индуцированное поглощение кислорода и азота в значительной степени определяет оптические свойства земной атмосферы [ ]. [c.214]

Существует достаточно большое число физико-химических методов, позволяющих установить наличие ассоциации молекул или изменение их пространственной структуры. Такие сведения можно получить путем измерения молекулярного веса, давления пара, температуры кипения, растворимости, поверхностного натяжения, диэлектрической постоянной, электропроводности и других постоянных вещества. Значительно меньше методов, позволяющих обнаружить участие атома водорода в образовании Н-связи. Это дифракционные (рентгено-, нейтроно- и электрография) и спектроскопические (электронная, ИК- и КР-спектроскопия, ЯМР) измерения. С помощью дифракционных методов можно определять углы и расстояния между атомами, участвующими в образовании водородной связи. По инфракрасным спектрам и спектрам комбинационного рассеяния обнаруживается специфическое участие атома водорода в колебаниях комплекса. Применение ядерного магнитного резонанса дает возможность фиксировать изменение электронной плотности в окрестности атома водорода. [c.109]

Для проведения анализа жидкостей по спектрам комбинационного рассеяния применяют ртутные лампы высокого давления. Их основным преимуществом является большая яркость излучения, недостатком — значительный непрерывный фон, свойственный разряду высокого давления. Для анализа газов пригодны только лампы низкого давления. Для люминесцентного анализа могут быть использованы солнечное излучения со светофильтрами в области 286—400 нм, элекрическая дуга в области 200—400 нм, электрическая искра в области до 185 нм. Наиболее широкое применение нашли газосветные лампы. Лампы сверхвысокого давления ГСВД, наполняемые аргоном, криптоном, или ксеноном, обладают сплошным излучением большой интенсивности в области 200—400 нм. Кроме того, можно использовать лампы накаливания и катодные трубки. [c.377]

Анализ по спектрам комбинационного рассеяния применяется в основном для изучения прозрачных не-флюоресцнрующих жидкостей (в последние годы начались успешные исследования порошков, окрашенных веществ, стекол, а также газов). Чувствительность метода сильно зависит от интенсивности выбранных для анализа линий и поэтому сильно варьирует она может быть повышена при переходе в область собственного поглощения (ограничение — наличие соответствующих источников света). Приготовление образцов и проведение эксперимента делается по стандартным методикам и не вызывает трудностей. Ограничение — необходимость больших количеств (неск. лм) исследуемого вещества. Специфич. трудность — маски-рованпе линий комбинац. рассеяния сплошным фопом. Для снижения фона необходима особо тщательная очистка образцов и другие меры предосторожности, в частности применение спец. источников света. Зависимость между интенсивностью и концентрацией компонентов обычно линейная, отклонения прояв- [c.304]

Изложение этапов развития теории метода КП и результатов полученных с его помощью можно найти в одной из последних монографий на эту тему [18]. В область применения КП входят многие проблемы физики молекул отделение электронных переменных в операторе энергии молекул теория интенсивностей КВ-спектров и спектров комбинационного рассеяния, теория молекул с заторможенными движениями, отделение малых колебаний из гамильтониана нежестких молекул, теория эффекта Штарка и т. д. [c.33]

Однако следует заметить, что отнощение интенсивностей линий с одинаковым квантовым числом / в стоксовой и антистоксовой компонентах спектра не зависит от температуры газа. Для устранения интерференции излучения лазера с принятым сигналом упругого рассеяния требуется высокое спектральное разрешение (10 ). Такого разрешения можно достичь, применяя многопроходный интерферометр [337] или йодный газовый фильтр [338]. Однако следует подчеркнуть, что коэффициент пропускания таких фильтров очень низкий, что приводит к уменьшению сигнала и ухудшению точности измерений. Авторы работы [336] предположили, что прямое измерение сигнала для случая центра линии позволило бы вычесть связанную с упругим рассеянием составляющую из двух обратных сигналов комбинационного рассеяния и тем самым устранить необходимость использования фильтра. Это в свою очередь привело бы к увеличению сигнала и повышению точности измерений. Проведенный анализ [339] показал, что применение интерфе-рометрической техники может значительно улучшить чувствительность и увеличить дальность этого метода, если в измерении одновременно использовать все вращательные линии спектра комбинационного рассеяния [340]. [c.378]

Оптич. явления и методы применяются для аналитич. целей и контроля В разл. областях науки и техники. Особенно большое значение имеют методы спектрального анализа и люминесцентного анализа, основанные на связи структуры атомов и молекул с хар-ром их спектров испускания и поглош е-ния, а также спектров комбинационного рассеяния света. По вхщу спектров можно установить мол. и ат. состав, агрегатное состояние, темп-ру в-ва, исследовать кинетику протекающ их в нём физических и химических процессов. Применение в спектроскопии лазеров обусловило бурное развитие нового её направления — лазерной спектроскопии. [c.491]

Таким образом, метод комбинационного рассеяния света дает возможность, работая в видимой области, исследовать колебания и вращение молекул, частоты которых расположены в инфракрасной части спектра. Частота, интенсивность, поляризация линий комбинационного рассеяния непосредственно характеризуют строение и свойства исследуемых веществ. Поэтому комбинационное рассеяние нащло широкое применение в качественном и количественном анализе химических соединений. [c.129]

Применяют светофильтры твердые, жидкие и газовые. Слой хлора толщиной до 3 см при давлении 6,6 атм при 20° С пропускает резонансную линию ртути = 2537 А, а все лиынп, которые лежат в сторону больших длин волн от нее вплоть до 4077 А, почти совсем поглощает. Применение данного светофильтра особенно желательно для веществ, прозрачных п ультрафиолете, которые в видимой области спектра не дают достаточно интенсивных комбинационных спектров (интенсивность рассеянного света можно значительно увеличить по мере приближения длины волны возбуждающего света к полосе электронного поглощения исследуемого вещества). [c.766]

Второй том посвящен теории колебаний кристаллической решетки и ее оптическим свойствам — инфракрасному поглощению и комбинационному рассеянию. С позиций теории симметрии проанализирован вопрос о критических точках функции распределения частот, определяющих особенности оптических спектров. Специальное внимание уделено анализу симметрии по отношению к обращению времени. Обсуждаются свойства симметрии ангармонических силовых постоянных, дипольных моментов и поляризуемостей высших порядков. Центральное место в этом разделе занимает обсуждение поляризационных эффектов в рассеянии света. Во втором томе рассматривается также применение всех результатов к кристаллам со структурой каменной соли и алмаза, представляющим собой важные примеры симморфной и несимморфной пространственных групп. Завершается книга кратким анализом роли эффектов, обусловленных нарушением симметрии, дефектами или внешними полями. [c.6]

Книга построена следующим образом. В 1—65 описываются структура, неприводимые представления и коэффициенты Клебша — Гордана для кристаллических пространственных-групп. В 66—ПО теория кристаллической симметрии с учетом сопредставлений применяется к классической динамике решетки. В 111—118 и в т. 2, 1—6 приводится квантовая теория колебаний кристаллической решетку и теория инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния света. Здесь же в общем виде показана полезность применения теоретико-группового анализа к задачам такого типа. Наконец, в т. 2, 7—36 дается детальное применение общей теории к оптическим спектрам инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния света для диэлектриков со структурой алмаза и каменной соли (пространственные группы 0 и 0 ). Даны примеры идеальных и неидеальных кристаллов обоих типов. [c.10]

Существуют три главных источника поляризационных эффектов, которые можно наблюдать в спектрах инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния света. По-видимому, наиболее важным, как в принципе, так и практически, является тензорный характер рассеяния. Изучение поляризации рассеянного света является эффективным методом исследования микроскопических динамических процессов. Поляризация рассеянного света неразрывно связана со свойствами тензора рассеяния кристалла, который представляет собой тензор второго ранга дцециальцого вида. Применение тензора рассеяния щироко [c.41]

Как будет показано в 24, 27, имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные, по-видимому, свидетельствуют о том, что во многих материалах при достаточном разрешении установки можно наблюдать критические точки в двухфонон-ном спектре. Так, в тех случаях, когда имеются как результаты по неупругому рассеянию нейтронов, так и данные по комбинационному рассеянию света, они очень хорошо согласуются между собой. Это свидетельствует в пользу применения метода критических точек. Однако, чтобы определить количественно границы применимости метода критических точек, требуется получить ответ на те вопросы, которые ставит подход, основанный на теории многих тел. [c.73]

Спектроскопия комбинационного рассеяния является мощным способом исследования колебательно-вращательных спектров молекул. Применение лазеров, также как и в абсорбционной спектроскопии, привело к бурному развитию этой области исследований. Лазеры, во-первых, резко увеличили чувствительность спектроскопии спонтанного комбинационного рассеяния, а, во-вторых, обусловили появление новых методов, основанных на вынужденном комбинационном рассеянии, таких как когерентное антисток-сово рассеяние света (КАРС), оптико-акустическая спектроскопия комбинационного рассеяния (ОАСКР). В настоящее время насчи- [c.155]

Сдвиги частоты для Q-ветвей колебательно-вращательных комбинационных спектров большой группы молекул приведены на рис. 3.23. Очевидно, что в эту группу вошло большинство молекул, которые, вероятно, могут представлять интерес при исследованиях загрязнений атмосферы. К сожалению, из-за незначительной величины сечений комбинационного рассеяния чувствительность этого метода весьма ограниченна Поэтому наиболее вероятным представляется применение комбинационного рассеяния для дистанционного контроля газодымовых шлейфов труб, концентрации составляющих в которых могут быть довольно высокими 10—100 млн- по сравнению со значениями 0,1—5 МЛН , типичными для малых составляющих, pa ennni ix в атмосфере. [c.235]

Для ряда твердотельных детекторов типичная величина удельной обнаружительной способности детектора ), определяемая уравнением (6.30), находится в диапазоне от 10 в видимой части спектра до 10 ° см-Гц / -Вт в инфракрасной части (рис. 6.8). В большинстве случаев твердотельные детекторы применимы только для лидарных систем, работаюших в инфракрасной области спектра, поэтому маловероятно их применение в лазерных приборах дистанционного зондирования, использующих комбинационное рассеяние или флюоресценцию. [c.328]

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

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...