Явление комбинационного рассеяния света

Природа рассеяния света:

Распространяющийся свет в среде (электромагнитная волна) воздействует на молекулы среды, которые поглощают энергию этой волны в определенном диапазоне частот, а затем ее же переизлучают.

Типы рассеяния света:

Характер рассеяния света зависит от соотношения между длиной волны λ и размерами рассеивающей частицы d.

Если λ >>d, то рассеяние называется рассеянием Рэлея.

Если d одного порядка с λ, или больше, то рассеяние Ми. Есть еще частные случаи рассеяния света: рассеяние на неоднородностях среды, в которой распространяется звуковая волна - рассеяние Мандельштамма – Бриллюэна.

Рассеяние Релея и Ми являются классическими видами, т. е. частота рассеянного света совпадает с частотой падающего света. Рассеяние Мандельштамма – Бриллюэна и комбинационное рассеяние связано с изменением частоты рассеянного света.

В спектре рассеянного света наблюдаются кроме линий, характеризующих падающий свет (основная линия), добавочные линии или спутники, сопровождающие каждую из линий первичного света.

Законы комбинационного рассеяния света:

1. Спутники сопровождают каждую линию первичного света.

2. Различие Δν в частотах возбуждающей первичной линии ν₀ и линий каждого из спутников характерно для рассеивающего вещества и равно частотам собственных колебаний его молекул:

3. Спутники представляют собой две системы линий, лежащих симметрично по обе стороны возбуждающей линии.

4. С повышением температуры интенсивность “фиолетовых” спутников быстро возрастает, интенсивность красных от температуры не зависит.

Объяснение

Свет частоты ν₀ распространяется в виде определенных порций (квантов), величина которых hν₀. Рассеяние света молекулами можно рассматривать как столкновение световых квантов, т. е. фотонов, с молекулами, в результате которого фотоны изменяют направление своего полета, т. е. рассеиваются в стороны. Столкновения фотонов с молекулами могут быть как упругими, так и неупругими. В первом случае энергия молекулы и частота фотона не меняются. При неупругом столкновении энергия фотона увеличивается или уменьшается на величину колебательного кванта .

Если свет вступает во взаимодействие с невозбужденной молекулой, то он отдает молекуле соответствующую часть энергии и превращается в излучение меньшей частоты в соответствии с уравнением: или где - частота возбуждающего света, - частота колебаний молекулы.

Если же свет воздействует на молекулу, находящуюся в колебательном состоянии, т. е. обладающую энергией , то он может отобрать от молекулы эту энергию и превратиться в излучение большей частоты в соответствии с уравнением: , или .

Частота рассеянного света комбинируется из частоты падающего света и частоты внутримолекулярного колебания. Отсюда название – комбинационное рассеяние.

Дата добавления: 2015-06-04