- Stokes линия Romana.
- Romanov механизъм на разсейване страна Stokes.
- Novel анти-Stokes линия.
4. Механизмът на посоката на римски разсейване анти-Stokes.
1. Stokes линия Romana.
Помислете светлинния лъч пада върху не съдържа никакви включвания на чужди тела и се почистват внимателно прозрачна среда. Въпреки слаб, но дори и при максималната възможна честота на светлината на лъча се разпръснаха във всички посоки.
Разсейването настъпва едновременно в газова и в течността и твърдите вещества. Газовете са разпръснати от колебанията и нередности на средата: на атомите и молекулите в течности и кристали. Разсеяна светлина вълните са със същата дължина, както в случая, но с различна интензивност, което зависи от дължината на вълната. Този вид разсейване на електромагнитни вълни се нарича Рейли физика.
В допълнение към разсейването на светлината със същата дължина на вълната като инцидента, все още има слаба светлина с дължина на вълната по-голяма от инцидента, т.нар Раман разсейване. Механизмът на това явление се обяснява на базата на квантовата теория и класическата вълна. Особено просто квантовата описание на това явление.
Да приемем, че квантовата радиация, или по друг начин (като а) е разпръснат от молекула, която е в земята си състояние с енергия. равен, вълнуващи молекулата на един от възможните начини за това при резонансната честота. В резултат на това разсейване, фотон ще имат по-ниска енергия. равно. баланс на силите
Това дава възможност да се изчисли вибрационните нива на молекулата. По този начин, разсеяна светлина е с честота по-малка от честотата на падащата светлина. Следователно линии Raman Stokes са. Разсейване е малко вероятно да има възбудено молекула, тъй като линия с по-голяма честота, т. Е. Anti-Stokes, имат такава ниска интензивност, която обикновено е невидим. Интензитетът на линиите Раман се изчислява въз основа на вероятността за съответните преходи за единица време и енергия, по-добро взаимодействие Hamiltonian радиация с молекули често - функциите на вълната от трите страни на молекулата: начално, междинно съединение (след абсорбцията на фотон) и крайния (след отделяне на фотон).
2. Механизмът на разсейване Romanov страна Stokes.
механизъм Wave Raman обяснено чрез реакция на молекула, способна на специфично резонансни вибрации с честота (или няколко такива колебания) с инцидента и разпръснати вълните. В най-простата форма на вибрации на молекулата може да бъде представена като трептене на материална точка с координатите х (точка е един от атомите на молекулата, с маса т) с затихване коефициент R и еластичната сила връщане тази точка в състояние на равновесие. Под влияние на външен периодично сила, която възниква в резултат на взаимодействие с случаен поле вълна Е, създаден от колебателно движение, който е описан от уравнението
За резонансна честота на разтвора на това уравнение е
Енергийна взаимодействие предизвикана момент AE молекула с областта на вълната може да се изчисли сила F:
Полето случаен вълна е описан от уравнението
Където и са вълновите вектори на инцидента и разпръснати вълни, -space координира и координира -Време.
Силна взаимодействие на тази вълна с молекулата може да се случи само до резонанс с честота в инфрачервения диапазон, който е честота ритъм, така че за изчисляване на употреба сила F само част от общия израз, който съдържа честота разлика. Общата експресията е дадено от
Промяна х води до промяна в поляризацията на молекулата, че в електрическо поле на вълната на падащата води до промяна на момента на дипол, ако пренебрегваме термина, свързани с генерирането на втората хармонична.
Molecular вибрации се появяват в честотата на биене.
Енергията на взаимодействие с времето на полето разпръснати вълна е равна на разпилените вълни и изход разпръснати вълна е soovetstvenno
където бара означава усредняване с течение на времето. Получихме:
по този начин за линия Stokes, т. е. за и разсеяна вълна се амплифицира чрез взаимодействие с молекулите, докато линията анти-Stokes, т. е. за и разсеяна вълна се погасява.
3. анти-Stokes линия Romana на.
Ако възбуждане спектри Novel лазерна светлина в устната кухина, има не само Stokes линия, но също така и анти-Stokes. Се случи с този разсейване, трябва да бъдат изпълнени следните условия.
Помислете E полевите вълни, състоящи се от една честота на вълната на инцидент и две разпръснати вълни с честоти и. - амплитудата на тези вълни означават съответно. Като се използва същия индекс за векторите на вълната и фазите случаен поле може да се опише чрез експресията
Решаването на уравнение (2) с изразите (4) и сила (10) до областта на вълната, получаваме
Както и преди и изчисляване на мощност, за да се получи молекула двете разпръснати вълни, Stokes и анти-Stokes:
Ето защо, винаги, без допълнителни условия, които свързват вектори на вълните в нормалния опит. Това означава, че разсейването Стоукс още няма ограничения по отношение на посоката.
Фиг.1. Векторна диаграма на стимулирани Raman разсейване на като четири процес :.
И двете емисии като Стоукс и анти-Стоукс, са с посока. Това е различно от анти-Stokes разсейване, е описан чрез експресия (13). При условие че е постоянна енергия идва на анти-Stokes вълна ще се гарантира само ако
Интензитетът на анти-Stokes линия достига максимум за; Уравнение (14) определя посоката на излъчване му.
От израза (14) предполага изненадващо свойство на анти-Stokes радиация - емисията се среща само в определена посока, а именно под ъгъл към посоката, т.е. посоката на падащата светлина ... Това е показано на Фигура 1. вектор вълна има стойност
и където - скоростта на светлината в средата и пречупване. така
означава където, както и преди, на честота на трептене на молекулата. Ние също така се въвеждат и два различията в коефициента на пречупване, характеризиращи околната среда:
Според теорема Карно от диаграмата на вектор, показан на фигура 1, може да се определи:
Използване на изразяване (16) - (18), и се предполага, че
Ние получи приблизителното съотношение за малки ъгли:
Ние открихме, че анти-Stokes разсеяна светлина по конус, чиято ос съвпада с посоката на падащата светлина, а ъгълът между тази посока и посоката на образуващата на конуса. На екрана, настроен, перпендикулярна на посоката на падащата светлина, ярко оцветен кръг се вижда.
Фиг. 2. стимулирани Raman разсейване в нитробензен.
Разсейване на анти-Stokes страна се наблюдава под формата на концентрични пръстени около лъч на лазерна светлина. След пръстен съответства на разсейване с по-висока честота (къса дължина на вълната). Stokes разсейване има различна посока, но най-високия интензитет на светлината пада от посоката на падащата светлина.
Опитът показва, че ако клетката с течност, например нитробензен, поставен между сферичните огледала в лазерен Фабри-Перо рубин, разсейването Stokes ще настъпи в инфрачервената област. За да се разшири характеристика не определена посока; По същество това е посоката на падащата светлина, togdakak анти-Stokes разсейване представлява серия от светлинни конуси с цветове от червено до синьо. Най-близко от тях отговаря на честотата, следващите - честоти и т.н. (Фигура 2) ....
4. Механизмът на посоката на римски разсейване анти-Stokes.
От уравнение (14) и, илюстрираща си ориз. 1 показва, че ramanovekogo процеса разсейване на лазерен кухина е процес на четири-фотон, в която две фотони на лазерна светлина изчезват, а вместо това, две нови фотон: Stokes и анти-Stokes. Четиризвездният курса, както и да има добре дефинирана посока. Докато наистина точно определена посока са анти-Стокс фотони, фотоните Стоукс са разпръснати в различни посоки, главно 0 "Брас по посока на падналия лъч. Zeiger от персонала защо се предлага механизъм от две стъпки за процеса Раман. В допълнение, всяка стъпка се извършва на два фотона,
Фиг. 3 векторна диаграма на стимулирани Raman разсейване като процесите на дву-фотонно включващи фонони от различни посоки и величини.
Stokes разсейване има множество дестинации, докато анти-Stokes - само една определена посока.
които вземат участие два фотона и фотона. Photon съответства на вектора на вълна, която възниква от последователни осцилации молекули възбудени от инцидент оптичен вълна. Първата стъпка е да се образува Stokes фотон и фонон от първия лазерен фотона:
Вторият етап е образуването на фотона анти-Stokes от друг лазер фотон и съответния фонон:
1. Първата Stokes линия S1 показва най-голям интензитет в посока на лазерния лъч. С увеличаване на интензивността на ъгъла намалява и не открива друг максимум в определена посока. (Появата на върховете в следващите Стоукс линии S2 и S3. А също и много слаби върхове на S1 линия има специална причина, която ние не обсъжда тук.)
2. съответния първи Stokes линия S1 на първата анти-Stokes линия AS1 открива силен интензитет на пика при ъгъл на разсейване от около 3.0 ° Както се вижда, анти-Stokes разсейване не се среща в коригиране на падащата светлина, и след пика пада бързо до нула.
И двете от тези обстоятелства около съвпада с процеса на две стъпки на стимулирани Raman преход.
Грешка в текста? Изберете го и щракнете с мишката
Имаше есета, курсови работи, презентации? Споделете с нас - да ги качите тук!
Помощ сайт? Сложете Подобно!