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

1201. Технологический процесс работы пассажирской станции Брянск-Орловский 1 класса 131 KB
  Технико-эксплуатационная характеристика станции Брянск-Орловский. Устройство для обслуживания пассажиров. Обработка пассажирского поезда своего формирования по прибытию. Обработка пассажирского поезда своего формирования по отправлению. Обработка транзитных поездов, подвергающихся таможенному досмотру и пограничному контролю.
1202. Создание и редактирование растровой графики 147.5 KB
  Интерфейс программы AdobePhotoshop, масштабирование. Восстановление интерфейса программы. Также можно использовать ряд сочетаний клавиш. Выделения области изображения. Для создания выделенной области фиксированного размера. Для создания выделенной области с определенным соотношением высоты и ширины. Выделения линии толщиной в один пиксель. Перемещение и дублирование выделенных областей
1203. Вирішення технологічних, конструктивних і дослідницьких проблем в умовах виробництва 161 KB
  Коротка характеристика випускаючих машин. Каток на пневмомашинах Д-551Б (ДУ-16Б). Каток причіпний кулачковий Д-614. Збірно-розбірні пристрої на заводі Жовтнева кузня. Організація заводської служби. Експлуатація компоновок збірно-розбірних пристосувань. Основні напрямки поліпшення організації оплати праці. Продуктивність праці, як економічна категорія. Методи вимірювання та показники рівня продуктивності праці.
1204. Изучение особенностей машинного программирования циклических алгоритмов с заданным числом повторений 36.5 KB
  Освоение особенностей организации внутрисегментных и межсегментных переходов, правил работы с сегментными регистрами. Изучение особенностей машинного программирования циклических алгоритмов с заданным числом повторений циклов. Анализ форматов и схем выполнения машинных команд ближнего и дальнего переходов программы.
1205. Звіт про перевірку відділень ПАТ 61.5 KB
  Перевірка проводилась шляхом телефонування на внутрішні номери нижче вказаних відділень. Відділення Київська регіональна дирекція ПАТ ВТБ Банк. Відділення Донецька регіональна дирекція ПАТ ВТБ Банк. Відділення Львівська регіональна дирекція ПАТ ВТБ Банк.
1206. Структура та метрологічні характеристики інформаційно-вимірювальних каналів 45.5 KB
  Схема каналу вимірювання температури. Сумарна похибка ІВС. Максимальне допустиме відхилення температури від градуіровочних таблиць термометра опору ТСП. Середня квадратична абсолютна похибка ІВС. Середні квадратичні похибки елементів системи.
1207. Информационную систему для объекта управления Торговый дом 48.5 KB
  Цель существования объекта управления Торговый дом. Основные критерии качества реализуемых функций. Входные информационные потоки. Основные функции объекта управления Торговый дом. Описание ситуаций при помощи ядерных конструкций.
1208. Графики сменности и их применение на предприятиях нефтегазовой отрасли 145.5 KB
  Методика расчета рабочего времени. Структура нормы времени и ее взаимосвязь с нормой выработки. Организация учета и контроля выполнения действующих норм времени. Определение норматива численности операторов по обслуживанию технологических установок и проверка его на надежность обслуживания.
1209. Создание движущегося изображения 52.5 KB
  Фрагменты программы для MS-DOS. Реализация программы в среде Windows. Анализ задания и выбор алгоритма решения. Реализация программы в среде MS-DOS. Фрагменты исходных текстов программ.