Спектроскопия комбинационного рассеяния
Материал из m-protect.ru
м |
|||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
| - | '''Спектроскопия комбинационного рассеяния''' (рамановская спектроскопия), раздел оптической спектроскопии, изучающий взаимодействие монохроматического излучения с веществом, сопровождающееся изменением энергии рассеянного излучения по сравнению с энергией падающего на объект (возбуждающего) излучения. Комбинационное рассеяние (КР) обусловлено неупругими столкновениями фотонов с молекулами (или ионами), в ходе которых они обмениваются энергией. По изменению энергии фотона можно судить об изменении энергии молекулы, т.е. о переходе ее на новый энергетический уровень. | + | '''Спектроскопия комбинационного рассеяния''' (''рамановская спектроскопия''), раздел оптической спектроскопии, изучающий взаимодействие монохроматического излучения с веществом, сопровождающееся изменением энергии рассеянного излучения по сравнению с энергией падающего на объект (возбуждающего) излучения. Комбинационное рассеяние (КР) обусловлено неупругими столкновениями фотонов с молекулами (или ионами), в ходе которых они обмениваются энергией. По изменению энергии фотона можно судить об изменении энергии молекулы, т.е. о переходе ее на новый энергетический уровень. |
Молекула, находящаяся в невозбужденном состоянии с энергией Е<sub>0</sub>, под действием кванта с энергией hv<sub>0</sub> (h-постоянная Планка, v<sub>0</sub>-частота падающего кванта) возбуждается в промежуточное (виртуальное) состояние с энергией Eвиpт, откуда может либо вернуться в исходное состояние, испустив квант hv<sup>0</sup> (рэлеевское рассеяние), либо перейти в состояние Е<sub>i</sub>, испустив квант h(v<sub>0</sub>—v<sub>i</sub>), что приводит к появлению в спектре рассеянного излучения линий с частотами v<sub>0</sub>—v<sub>i</sub> (стоксовы линии). Если до поглощения фотона молекула находилась в возбужденном состоянии с энергией E<sub>i</sub>, то после рассеяния света она может перейти как в исходное, так и в основное состояние E<sub>0</sub>, тогда энергия рассеянного света возрастает, составляя h(v<sub>0</sub>+v<sub>ш</sub>), что приводит к появлению в спектре линий с частотами v<sub>0</sub>+v<sub>i</sub> (антистоксовы линии). Энергетическое состояние вещества характеризует разность энергий возбуждающего и рассеянного света E<sub>i</sub>+hv<sub>i</sub>, т. е, важнейшей характеристикой спектров КР являются не сами частоты, а их сдвиг относительно частоты рэлеевской линии. | Молекула, находящаяся в невозбужденном состоянии с энергией Е<sub>0</sub>, под действием кванта с энергией hv<sub>0</sub> (h-постоянная Планка, v<sub>0</sub>-частота падающего кванта) возбуждается в промежуточное (виртуальное) состояние с энергией Eвиpт, откуда может либо вернуться в исходное состояние, испустив квант hv<sup>0</sup> (рэлеевское рассеяние), либо перейти в состояние Е<sub>i</sub>, испустив квант h(v<sub>0</sub>—v<sub>i</sub>), что приводит к появлению в спектре рассеянного излучения линий с частотами v<sub>0</sub>—v<sub>i</sub> (стоксовы линии). Если до поглощения фотона молекула находилась в возбужденном состоянии с энергией E<sub>i</sub>, то после рассеяния света она может перейти как в исходное, так и в основное состояние E<sub>0</sub>, тогда энергия рассеянного света возрастает, составляя h(v<sub>0</sub>+v<sub>ш</sub>), что приводит к появлению в спектре линий с частотами v<sub>0</sub>+v<sub>i</sub> (антистоксовы линии). Энергетическое состояние вещества характеризует разность энергий возбуждающего и рассеянного света E<sub>i</sub>+hv<sub>i</sub>, т. е, важнейшей характеристикой спектров КР являются не сами частоты, а их сдвиг относительно частоты рэлеевской линии. | ||
| Строка 5: | Строка 5: | ||
Стоксовы и антистоксовы линии располагаются симметрично относительно рэлеевской линии и образуют спектр КР; при этом сдвиги частот v<sub>i</sub> имеют значения 10<sup>-4000</sup> см<sup>-1</sup> и совпадают с частотами молекул, наблюдаемыми в ИК спектрах поглощения. Спектр КР, как правило, представляет собой колебательный спектр. В области малых значений v<sub>i</sub> могут проявляться переходы между вращательными уровнями, реже электронные переходы (электронные спектры КР). Таким образом, частоты рассеянного света являются комбинациями частоты возбуждающего света и колебательной и вращательной частот молекул. При обычной температуре стоксовы линии значительно интенсивнее антистоксовых, поскольку б.ч. молекул находится в невозбужденном состоянии; при повышении температуры интенсивность антистоксовых линий растет из-за частичного теплового заселения возбужденных колебательных состояний E<sub>i</sub>. Интенсивность стоксовых линий КР пропорциональна (v<sub>0</sub>-v<sub>i</sub>)4 при v<sub>0</sub><<v<sub>эл</sub> (v<sub>эл</sub>- частота электронного перехода), а при v<sub>0</sub>:v<sub>эл</sub> резко возрастает (резонансное КР). | Стоксовы и антистоксовы линии располагаются симметрично относительно рэлеевской линии и образуют спектр КР; при этом сдвиги частот v<sub>i</sub> имеют значения 10<sup>-4000</sup> см<sup>-1</sup> и совпадают с частотами молекул, наблюдаемыми в ИК спектрах поглощения. Спектр КР, как правило, представляет собой колебательный спектр. В области малых значений v<sub>i</sub> могут проявляться переходы между вращательными уровнями, реже электронные переходы (электронные спектры КР). Таким образом, частоты рассеянного света являются комбинациями частоты возбуждающего света и колебательной и вращательной частот молекул. При обычной температуре стоксовы линии значительно интенсивнее антистоксовых, поскольку б.ч. молекул находится в невозбужденном состоянии; при повышении температуры интенсивность антистоксовых линий растет из-за частичного теплового заселения возбужденных колебательных состояний E<sub>i</sub>. Интенсивность стоксовых линий КР пропорциональна (v<sub>0</sub>-v<sub>i</sub>)4 при v<sub>0</sub><<v<sub>эл</sub> (v<sub>эл</sub>- частота электронного перехода), а при v<sub>0</sub>:v<sub>эл</sub> резко возрастает (резонансное КР). | ||
| - | Литература: Грассели Дж., Снейвили М., Балкин Б., Применение спектроскопии КР в химии, пер. с англ.. М., 1984; Кэри П., Применение спектроскопии КР и РКР в биохимии, пер. с англ.. М.. 1985. Б. В. Локшин. | + | ==Литература:== |
| + | * Грассели Дж., Снейвили М., Балкин Б., Применение спектроскопии КР в химии, пер. с англ.. М., 1984; | ||
| + | * Кэри П., Применение спектроскопии КР и РКР в биохимии, пер. с англ.. М.. 1985. Б. В. Локшин. | ||
| + | |||
| + | [[Категория:Спектроскопия]] | ||
| + | [[КатегорияЖприборы физико-химических исследований]] | ||
Версия 10:05, 26 марта 2009
Спектроскопия комбинационного рассеяния (рамановская спектроскопия), раздел оптической спектроскопии, изучающий взаимодействие монохроматического излучения с веществом, сопровождающееся изменением энергии рассеянного излучения по сравнению с энергией падающего на объект (возбуждающего) излучения. Комбинационное рассеяние (КР) обусловлено неупругими столкновениями фотонов с молекулами (или ионами), в ходе которых они обмениваются энергией. По изменению энергии фотона можно судить об изменении энергии молекулы, т.е. о переходе ее на новый энергетический уровень.
Молекула, находящаяся в невозбужденном состоянии с энергией Е0, под действием кванта с энергией hv0 (h-постоянная Планка, v0-частота падающего кванта) возбуждается в промежуточное (виртуальное) состояние с энергией Eвиpт, откуда может либо вернуться в исходное состояние, испустив квант hv0 (рэлеевское рассеяние), либо перейти в состояние Еi, испустив квант h(v0—vi), что приводит к появлению в спектре рассеянного излучения линий с частотами v0—vi (стоксовы линии). Если до поглощения фотона молекула находилась в возбужденном состоянии с энергией Ei, то после рассеяния света она может перейти как в исходное, так и в основное состояние E0, тогда энергия рассеянного света возрастает, составляя h(v0+vш), что приводит к появлению в спектре линий с частотами v0+vi (антистоксовы линии). Энергетическое состояние вещества характеризует разность энергий возбуждающего и рассеянного света Ei+hvi, т. е, важнейшей характеристикой спектров КР являются не сами частоты, а их сдвиг относительно частоты рэлеевской линии.
Стоксовы и антистоксовы линии располагаются симметрично относительно рэлеевской линии и образуют спектр КР; при этом сдвиги частот vi имеют значения 10-4000 см-1 и совпадают с частотами молекул, наблюдаемыми в ИК спектрах поглощения. Спектр КР, как правило, представляет собой колебательный спектр. В области малых значений vi могут проявляться переходы между вращательными уровнями, реже электронные переходы (электронные спектры КР). Таким образом, частоты рассеянного света являются комбинациями частоты возбуждающего света и колебательной и вращательной частот молекул. При обычной температуре стоксовы линии значительно интенсивнее антистоксовых, поскольку б.ч. молекул находится в невозбужденном состоянии; при повышении температуры интенсивность антистоксовых линий растет из-за частичного теплового заселения возбужденных колебательных состояний Ei. Интенсивность стоксовых линий КР пропорциональна (v0-vi)4 при v0<<vэл (vэл- частота электронного перехода), а при v0:vэл резко возрастает (резонансное КР).
Литература:
- Грассели Дж., Снейвили М., Балкин Б., Применение спектроскопии КР в химии, пер. с англ.. М., 1984;
- Кэри П., Применение спектроскопии КР и РКР в биохимии, пер. с англ.. М.. 1985. Б. В. Локшин.КатегорияЖприборы физико-химических исследований
