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

5133. Латинский язык и основы терминологии 450 KB
  Тема: Латинский алфавит. Правила чтения. Ударение. Задание 1. Прочтите следующие термины, обратите внимание на произношение букв и буквосочтаний: а) apex верхушка crista гребень tuber бугор sulcus борозда canalis канал tuberculum бугорок fissu...
5134. Общая патология клетки. Повреждение клетки 120 KB
  Общая патология клетки. Повреждение клетки: Нарушение функционирования клетки, которое сохраняется после удаления повреждающего агента Генетически детерминированные или приобретенные изменения метаболизма, физико-химических параметров, к...
5135. Кадровая политика на предприятии 71.5 KB
  Создание конкурентоспособного предприятия всегда связано с людьми, которые работают на предприятии. Организация возможностей фирмы заключена в новых методах управления и зависит от конкретных людей, знаний, компетенции, квалификации, дисциплины, мот...
5136. Формы расчетов, применяемые при осуществлении внешнеэкономической деятельности 24.59 KB
  Формы расчетов, применяемые при осуществлении внешнеэкономической деятельности Внешнеэкономическая деятельность неразрывно связана с необходимостью определения форм расчетов. Под формами расчетов понимаются сложившиеся в международном коммерческом о...
5137. Принципы формирования кадровой политики. Кадровая политика и стратегия управления персоналом 59.5 KB
  Принципы формирования кадровой политики. Кадровая политика и стратегия управления персоналом Кадровая политика – главное направление в работе с кадрами, набор основополагающих принципов, которые реализуются кадровой службой предприятия. В этом ...
5138. Структура механизмов. Классификация кинематических пар 330.69 KB
  Структура механизмов. Классификация кинематических пар Кинематические пары (КП) классифицируются по следующим признакам: 1) по виду места контакта (места связи) поверхностей звеньев: - низшие, в которых контакт звеньев осуществляется по плоскости ил...
5139. Методология системного анализа 100.5 KB
  Принцип системности. Система. Основные понятия и определения Основным исходным положением системного анализа – как научной дисциплины является принцип системности, который можно воспринимать в качестве философского принципа, выполняющего ...
5140. Древнегреческая натурфилософия 97 KB
  Древнегреческая натурфилософия. Вопрос 1 Философия милетелей, Пифагора и Гераклита. Мудрость в том, чтобы знать все как одно (Гераклит). Периоды и проблемы Античной философии. Условно выделяют пять периодов античной философии. Во-первых, натурфилософ...