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

82654. ПРОБЛЕМЫ ИПОТЕЧНОГО КРЕДИТОВАНИЯ В ДЕЯЕЛЬНОСТИ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА НА ПРИМЕРЕ ЯРОСЛАВСКОГО ФКБ-РЦ «СЕВЕРГАЗБАНК» 2.92 MB
  Цель работы –- рассмотрение системы ипотечного кредитования в Российской Федерации и прогноз перспектив ипотечного кредитования в коммерческом банке. В ходе данной работы подробно рассмотрены в I главе сущность и понятие ипотеки основные нормативно-правовые акты ипотечного кредитования...
82655. Расчет нагрузок и определение параметров элементов в СЭС 643.28 KB
  От силового пункта СП 1 получают питание: n1 вытяжных вентиляторов мощностью Рн1 кВт n2 конвейеров мощностью Рн2 кВт n3 водонагревателей мощностью Рн3 кВт n4 полировальных станков мощностью Рн4 кВт n5 шлифовальных станков мощностью Рн5 кВт n6 шлифовальных станков мощностью Рн6 кВт.
82656. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ГИДРОЛОКАТОРА 167.88 KB
  Расчет энергетической дальности действия проводится с использованием уравнения гидролокации в логарифмической форме, обеспечивающего наиболее удобные и экономичные расчеты, которые позволяют избежать вычислительных ошибок.
82657. Застосування теорії ігор для вирішення задач щодо прийняття рішень на митниці 504.85 KB
  Митно-прикордонна служба США – це орган правозастосування федерального законодавства Міністерства національної безпеки США, на який покладена відповідальність за питання, що пов’язані з регулюванням та спрощенням міжнародної торгівлі, збором митних платежів та врегулюванням сотень положень США...
82658. Исследование контактных явлений в структуре металл-полупроводник 515.01 KB
  Определение эффективной массы носителей заряда, их концентрации и степень вырождения электронно-дырочного газа в полупроводнике в данном диапазоне температур. Расчёт зависимости времени релаксации, средней длины свободного пробега и электропроводности от температуры...
82660. Аналіз використання трудових ресурсів підприємства ПСП «Агрофірми «Шульц» 560 KB
  Аналіз чисельності та складу працівників. Для характеристики усієї сукупності працівників підприємства застосовуються терміни персонал кадри. Персонал підприємства являє собою сукупність постійних працівників що отримали необхідну професійну підготовку та або мають досвід практичної діяльності.
82662. Организация труда и технико-экономическая оценка деятельности котельной №16 МУП «Гортепло» с тремя котлами 750.5 KB
  В настоящее время ситуация существенно изменилась. Уменьшение объема финансовых средств и материальных ресурсов, выделяемых из бюджета государства на развитие, ремонт и реконструкцию ТЭЦ и тепловых сетей, повлекло за собой: увеличение сроков сооружения тепловых электростанций и ввода новых...