70986

Спектроскопия комбинационного рассеяния

Домашняя работа

Физика

Комбинационное рассеяние света (КРС)— неупругое рассеяние оптического излучения на молекулах вещества (твёрдого, жидкого или газообразного), сопровождающееся заметным изменением частоты излучения. В отличие от рэлеевского рассеяния, в случае комбинационного рассеяния света

Русский

2015-01-08

82.72 KB

2 чел.

Домашнее задание по дисциплине

«Оптические методы и приборы»

Тема: «Спектроскопия комбинационного рассеяния»

Комбинационное рассеяние света (КРС)— неупругое рассеяние оптического излучения на молекулах вещества (твёрдого, жидкого или газообразного), сопровождающееся заметным изменением частоты излучения. В отличие от рэлеевского рассеяния, в случае комбинационного рассеяния света в спектре рассеянного излучения появляются спектральные линии, которых нет в спектре первичного (возбуждающего) света. Число и расположение появившихся линий определяется молекулярным строением вещества.

Происхождение данного эффекта удобнее всего объяснить в рамках квантовой теории излучения. Согласно ей, излучение частоты ν рассматривается как поток фотонов с энергией hν, где h — постоянная Планка. При столкновениях с молекулами фотоны рассеиваются. В случае упругого рассеивания, они будут отклоняться от направления своего движения, не изменяя своей энергии (рэлеевское рассеяние). Но может быть и так, что при столкновении произойдет обмен энергией между фотоном и молекулой. Молекула при этом может как приобрести, так и потерять часть своей энергии в соответствии с правилами квантования — её энергия может измениться на величину ΔE, соответствующую разности энергий двух разрешенных её состояний. Иначе говоря, величина ΔE должна быть равна изменению колебательной и/или вращательной энергий молекулы. Если молекула приобретает энергию ΔE, то после рассеяния фотон будет иметь энергию hν − ΔЕ и соответственно частоту излучения ν − ΔE/h. А если молекула потеряет энергию ΔE, частота рассеяния излучения будет равна ν + ΔE/h. Излучение, рассеянное с частотой меньшей, чем у падающего света, называется стоксовым излучением, а излучение с большей частотой называется антистоксовым. При не очень высоких температурах населенность первого колебательного уровня невелика, при комнатной температуре при колебательной частоте 1000 см−1 на первом колебательном уровне находится всего 0,7 % молекул, поэтому интенсивность антистоксова рассеяния мала. Вероятность нахождения на уровне описывается распределением Больцмана. С повышением температуры населенность возбужденного колебательного уровня возрастает и интенсивность антистоксова рассеяния растет.

Вероятность w КРС (а следовательно, интенсивность линий КРС) зависит от интенсивностей возбуждающего I0 и рассеянного I излучения: w= aI0(b + I), где а и b — некоторые постоянные; при возбуждении КРС обычными источниками света (например, ртутной лампой) второй член мал и им можно пренебречь. Интенсивность линий КРС в большинстве случаев весьма мала, причём при обычных температурах интенсивность антистоксовых линий Iacт, как правило, значительно меньше интенсивности стоксовых линий I.

Поскольку вероятность рассеяния пропорциональна числу рассеивающих молекул, то отношение Iacт/I определяется отношением населённостей основного и возбуждённого уровней. 

По типу извлечённой информации анализ КР подразделяется на количественный, структурный, изотопный.

Схемы регистрации комбинационного рассеяния могут быть реализованы различным образом. Вот, к примеру, схема рамановского АО спектрометра с двойным монохроматором.

Рис. Принципиальная оптическая схема

рамановского АО спектрометра с двойным монохроматором.

А – исследуемый образец;

В – волоконно-оптический зонд;

С – объектив-переходник;

D – оптический блок;

E – двойной акустооптический монохроматор;

F – объектив лазера;

G – лазер.

1 – линзы;

2 – диафрагмы;

3 – обрезающий фильтр;

4 – поляризаторы;

5 – акустооптические ячейки;

6 – Фотоприемник (ФЭУ)

7 – удвоитель частоты;

8 – твердотельный лазер;

9 – диодная накачка.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12909. Виховна година на тему Дружба 20.95 KB
  Виховна година на тему Дружба Мета: розкрити зміст понять дружба дійсний друг; показати його відмінність від понять приятель і знайомий; прищепити учням повагу до цінностей дружби; сприяти розвиткові критичного ставлення до себе і своїх особистих якостей те
12910. ТОРГІВЛЯ ЛЮДЬМИ – ЦЕ МОЖЕ ТРАПИТИСЬ З КОЖНИМ 33.96 KB
  ВИХОВНА ГОДИНА З ЕЛЕМЕНТАМИ ТРЕНІНГОВОГО ЗАНЯТТЯ НА ТЕМУ ТОРГІВЛЯ ЛЮДЬМИ – ЦЕ МОЖЕ ТРАПИТИСЬ З КОЖНИМ Мета: підвищення рівня поінформованості учнів щодо проблеми торгівлі людьми. Завдання: виявити рівень поінформованості учнів щодо проблеми торгівлі л
12911. Основи правосвідомості особистості 19.79 KB
  Орієнтовні форми класних годин. Години спілкування: Основи правосвідомості особистості Брейнринг Конституційні основи держави Історія та сучасність рідного краю Тренінг Мої права та обовязки Диспут Активна життєва позиція. Навіщо вона мені На...
12912. Моя чудова рідна мова 39.5 KB
  МОЯ ЧУДОВА РІДНА МОВА ВИХОВНИЙ ЗАХІД ПРИСВЯЧЕНИЙ МІЖНАРОДНОМУ ДНЮ РІДНОЇ МОВИ Тема: Моя чудова рідна мова Мета: Розширити знання учнів про рідну мову формувати розуміння того що мова – скарб народу розвивати комунікативну компетентність учнів виховувати п
12913. Хліб - скарб найбільший на землі 2.37 MB
  Виховна година на тему: Хліб скарб найбільший на землі Хліб скарб найбільший на землі Мета. Ознайомити учнів з обрядами та звичаями нашого народу де окрасою є хліб; виховувати пошану до хліборобської праці до найдорожчого що є в людини хліба; виховувати по
12914. Ми матір називаємо святою 400 KB
  Виховна година на тему: Ми матір називаємо святою Мета. Виховати в учнів почуття любові шани поваги до найріднішої людини для кожного з нас – МАТЕРІ. Обладнання. Плакати з прислівями віршами піснями та портретами. Викладач. Всі найсвятіші почуття проб...
12915. НЕМАЄ ДЛЯ НАС КРАЩОЇ ЗЕМЛІ, НІЖ НАША УКРАЇНА 563.5 KB
  Виховна година на тему: немає для нас кращої землі ніж наша Україна Мета. Виховувати почуття любові до Батьківщини почуття патріотизму та гордості за український рід. Обладнання. Вишиті рушники українське народне вбрання краєвиди різних регіонів України зо
12916. Действия пожарных спасателей по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности 2.3 MB
  Изучить оперативно-тактическую характеристику зданий повышенной этажности. Возможную обстановку при пожарах. Разведку пожара. Спасение людей при пожаре. Ознакомиться с основными схемами подачи воды.
12917. Живи моя Держава, Україно 417 KB
  Виховна година на тему: Живи моя Держава Україно Мукачево 2007 Мета. Виховувати почуття любові до Батьківщини почуття патріотизму та гордості за приналежність до великого народу. Обладнання. Вишиті рушники українське народ...