Galvenais zinātne

Ramana efekta fizika

Ramana efekta fizika
Ramana efekta fizika

Video: Moderna fizika: Fotoelektrični efekt 2024, Jūlijs

Video: Moderna fizika: Fotoelektrični efekt 2024, Jūlijs
Anonim

Ramana efekts, gaismas viļņa garuma izmaiņas, kas rodas, molekulu novirzot gaismas staru. Kad gaismas stars šķērso caurspīdīgu ķīmiskā savienojuma paraugu, kas nesatur putekļus, neliela gaismas daļa izdalās citos virzienos, nevis tikai uz krītošo (ienākošo) staru. Lielākajai daļai šīs izkliedētās gaismas ir nemainīgs viļņa garums. Tomēr nelielai daļai viļņu garums atšķiras no krītošās gaismas; tā klātbūtne ir Ramana efekta rezultāts.

Parādība nosaukta indiešu fiziķim Seram Čandrasekhara Venkata Ramanam, kurš pirmo reizi publicēja novērojumus par efektu 1928. gadā. (Austrijas fiziķis Ādolfs Smekals teorētiski aprakstīja efektu 1923. gadā. To pirmoreiz tikai fiziķi Leonīds Mandelštāms un Grigorijs novēroja vienu nedēļu pirms Ramana. Landsbergs; tomēr savus rezultātus viņi nepublicēja tikai mēnešus pēc Ramana.)

Ramāna izkliede, iespējams, ir visvieglāk saprotama, ja tiek uzskatīts, ka krītošā gaisma sastāv no daļiņām vai fotoniem (ar enerģiju, kas proporcionāla frekvencei), kas sit pa parauga molekulām. Lielākā daļa saskares ir elastīgas, un fotoni ir izkliedēti ar nemainīgu enerģiju un frekvenci. Tomēr dažos gadījumos molekula uzņem enerģiju no fotoniem vai atdod tos no fotoniem, kas tādējādi tiek izkliedēti ar samazinātu vai palielinātu enerģiju, tātad ar zemāku vai augstāku frekvenci. Tādējādi frekvences nobīdes ir enerģijas daudzuma mēri, kas iesaistīti pārejā no izkliedes molekulas sākuma un beigu stāvokļa.

Ramana efekts ir niecīgs; šķidram savienojumam skartās gaismas intensitāte var būt tikai 1/100 000 no šī krītošā starojuma. Ramana līniju modelis ir raksturīgs konkrētajām molekulārajām sugām, un tā intensitāte ir proporcionāla izkliedējošo molekulu skaitam gaismas ceļā. Tādējādi Ramana spektri tiek izmantoti kvalitatīvajā un kvantitatīvajā analīzē.

Tiek atrasts, ka enerģijas, kas atbilst Ramana frekvences maiņām, ir enerģijas, kas saistītas ar pārejām starp izkliedējošās molekulas dažādiem rotācijas un vibrāciju stāvokļiem. Tīras rotācijas nobīdes ir mazas un grūti novērojamas, izņemot vienkāršu gāzveida molekulu maiņas. Šķidrumos rotācijas kustības tiek kavētas, un diskrētas rotējošās Ramana līnijas nav atrastas. Lielākā daļa Ramana darbu attiecas uz vibrāciju pārejām, kas dod lielākas nobīdes, kas novērojamas gāzēm, šķidrumiem un cietām vielām. Gāzēm ir zema molekulārā koncentrācija pie parastā spiediena, un tāpēc tām ir ļoti vājš Ramāna efekts; tādējādi biežāk tiek pētīti šķidrumi un cietās vielas.