Комбинационное рассеяние света

1928 г. академики Ландсберг и Мандельштам и одновременно индийские физики Раман и Кришинан обнаружили, что при прохождении света через газ, жидкость или кристалл в спектре рассеянного света помимо несмещенной линии содержатся новые линии, частоты которых представляют собой комбинацию частоты падающего света и частот колебательных или вращательных переходов:

. (10.8)

Линии в спектре комбинационного рассеяния с частотами , меньшими частоты падающего света , называются стоксовыми (или красными) спутниками, линии с частотами большими , - антистоксовыми (или фиолетовыми) спутниками. Анализ спектров комбинационного рассеяния приводит к следующим выводам: линии спутников располагаются симметрично по обе стороны от несмещенной линии; частоты не зависят от частоты падающего света, а определяются только рассеивающим веществом, т.е. характеризуют его состав и структуру; число спутников также определяется рассеивающим веществом; интенсивность антистоксовых спутников меньше интенсивности стоксовых и с повышением температуры рассеивающего вещества увеличивается, в то время как интенсивность стоксовых спутников от температуры практически не зависит.

Объяснение закономерностей комбинационного рассеяния света дает квантовая теория. Рассеяние света есть процесс, в котором один фотон поглощается, а один испускается молекулой. Если энергии фотонов одинаковы, то в рассеянном свете наблюдается несмещенная линия. Однако возможны процессы рассеяния, при которых энергии поглощенного и испущенного фотонов различны. Это связано с переходом молекулы из нормального состояния в возбужденное, либо из возбужденного в нормальное.

Рассеяние света сопровождается переходами молекулы между различными колебательными или вращательными уровнями, в результате чего и возникает ряд симметрично расположенных спутников. Число спутников, таким образом, определяется энергетическим спектром молекул, т.е. зависит от природы рассеивающего вещества. Так как число возбужденных молекул гораздо меньше, чем невозбужденных, то интенсивность антистоксовых спутников меньше, чем стоксовых. С повышением температуры число возбужденных молекул растет и возрастает интенсивность антистоксовых спутников.

Молекулярные спектры применяются для исследования строения и свойств молекул, используются в спектральном анализе, квантовой электронике, лазерной спектроскопии и т.д.

Дата добавления: 2014-01-13