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

7312. Форми існування мови. Загальні принципи виділення форм існування мови 143 KB
  Форми існування мови Загальні принципи виділення форм існування мови Досліджуючи проблему мова і суспільство, учені вичленували й осмислили значну кількість категорій і понять, що допомагають скласти уявлення про закономірності функціонуванн...
7313. Трудовий договір та особливості його складання 344.5 KB
  Трудовий договір § 1. Поняття трудового договору Право на працю є основним конституційним правом громадян України. Воно проголошене ст. 43 Конституції України, визнається за кожною людиною і становить собою можливість заробляти на життя працею, яку ...
7314. Колективний договір. Контроль за виконанням колективного договору і види відповідальності 106 KB
  Колективний договір План Поняття колективного договору. Колективні переговори по укладенню колективного договору. Порядок укладення колективного договору і його зміст. Контроль за виконанням колективного договору і види відповідальності ...
7315. Керування пам’яттю в ОС. Простий безперервний розподіл і розподіл з перекриттям. Розподіл пам’яті статичними й динамічними розділами 121.5 KB
  Тема: Керування памяттю в ОС. Простий безперервний розподіл і розподіл з перекриттям. Розподіл памяті статичними й динамічними розділами План Основна память. Вимоги до адрес, використовуваних у програмах...
7316. Процесуальні строки і витрати 40.16 KB
  Процесуальні строки і витрати ПЛАН: Вступ. Поняття процесуальних строків та їх значення у кримінальному процесі. Класифікація строків у кримінальному процесі. Порядок обчислення процесуальних строків. Поняття і види процесуальних в...
7317. Розв’язування систем лінійних алгебраїчних рівнянь над скінченними полями 184.63 KB
  Ю.Д. Жданова. Лекції з ВГПМ. М2 ТЧ обчислювальні алгоритми. Лекція № 7 10 Тема: Розв’язування систем лінійних алгебраїчних рівнянь над скінченними полями План лекції: Алгоритм знаходження всіх цілочислових розв’язків лінійного а...
7318. Організаційні та правові основи захисту населення під час воєнних дій. Правила поводження населення в конкретних НС 63.5 KB
  Тема: Організаційні та правові основи захисту населення під час воєнних дій. Правила поводження населення в конкретних НС. План: Основні положення міжнародного права з питань захисту людей. Правила поводження населення в конкретних НС. Ве...
7319. Взаємовідносини у колективі 97.5 KB
  Взаємовідносини у колективі План Прийняття групового рішення. Соціально - психологічний клімат колективу. Одним із показників успішної діяльності керівника організації (фірми, колективу) є рівень сформованості соціально-психологічно...
7320. Основи психокорекції. Курс лекцій 264.5 KB
  Психокорекційна практика як основна форма діяльності практичного психолога Поняття про психологічну корекцію. Мета і завдання психокорекції. Принципи психокорекційної роботи: принцип єдності діагностики і кор...