1.3.2. Комбинационное рассеивание

При комбинационном рассеивании для частоты рассеянного излучения выполняется условие:

(1.7) - частота рассеянного комбинационного излучения

Где – частота падающего излучения, – частота перехода для рассеивающих атомных систем.

Nβ: Это условие соответствует тому, что энергия падающего фотона уменьшается за счёт поглащения энергии рассеивающей системой (переход системы с более низкого уровня E_k на более высокий E­_i) или увеличивается за счёт отдачи системой такой же энергии (обратный переход с более высокого E_i на более низкий E_k). В итоге получаются фотоны с энергией (1.8) . Совокупность линий при заданной образует спектр комбинационного рассеивания.

По аналогии со стоксовым и антистоксовым испусканием имеем стоксовые линии рассеивания

(1.9) – стоксовые линии рассеивания

(1.10) – антистоксовые линии рассеивания

Для атомных систем, находящихся в основном состоянии в комбинационном рассеивании получаются только стоксовые линии, соответствующие переходам с основного уровня на возбуждённые. В дальнейшем говоря о рассеивании будем иметь в виду комбинационное рассеивание.

1.3.3. Электрические способы возбуждения

В качестве источников света широко применяются различные типы газового разряда, в том числе искровой и дуговой разряды.

Nβ: При прохождении электрического тока через газы возбуждение происходит благодаря столкновениям между частицами. Причём особенно существенным является возбуждение электрическим ударом. Электроны, ускоряясь в электрическом поле, приобретают кинетическую энергию, которую они затем отдают при столкновениях тяжёлым частицам (атомам и молекулам), возбуждая их. Возбуждение может происходить, когда кинетическая энергия электрона больше либо равна энергии возбуждения ΔE.

В ероятность возбуждения пропорциональна доле столкновений (из общего числа столкновений электронов с частицами), при котором происходит возбуждение. Эта вероятность представляет функцию энергии электрона, которая при увеличении энергии сначала возрастает, достигает максимума, и потом спадает. Соответствующую функцию называют функцией возбуждения. В простейшем случае при возбуждении атомов электронными ударами эта функция может быть расчитана.

Метод электронного удара широко применяется для нахождений энергии возбуждения уровней атомов и молекул. На опыте определяют потенциал возбуждения U_i, при котором электрон отдаёт частицам энергию. Соответствующие энергии возбуждения находят из условия:

(1.11) – условие для потенциала возбуждения

Методом электрического удара определяют на опыте потенциалы ионизаии атомов и молекул и потенциалы диссоциации молекул. Т.е. значения U_i в формуле (1.11), при которых ΔE = W_{ионизации}, где W­_ион – энергия отрыва электрона или энергия ионизации. Или , где W_дисс – энергия разрыва молекулы на части или энергия диссоциации.

1.4. Деление спектроскопии по свойствам излучения

1.4.1. Предмет и задачи спектроскопии

Предметом спектроскопии является изучение спектров атомных систем – спектров испускания, поглощения и рассеивания.

Задача спектроскопии: определение на основе изучения спектров характеристик уровня атомных систем и характеристик переходов с излучением между уровнями энергии.

В результате решения этой задачи получают ценную информацию о строении микроскопических частиц (атомов и молекул), и об агрегатном состоянии вещества.

Спектроскопия сыграла очень большую роль в развитии атомной физики. Спектроскопия, определяя для атомов и молекул характеристики уровней энергии и оптических переходов между ними, представляет теоретическую основу атомного и молекулярного спектрального анализа. В настоящее время спектроскопические исследования охватывают большой круг вопросов, а ряд разделов спектроскопии выделился в самостоятельные направления: астрофизические приложения спектроскопии, учение о люминесценции, резонансные методы, и так далее.

Общие положения спектроскопии справедливы для разных типов уровней энергии различных атомных систем, и для переходов, для которых частоты излучения могут различаться на много порядков. Исходя из этого, можно разбить спектроскопию на разделы. Подобное деление можно произвести:

1. В соответствии со свойствами электромагнитного излучения, отличающимися для различных диапазонов длин волн.

2. В соответствии со свойствами атомных систем, дающих спектры в зависимости от природы этих систем и от типов уровней энергии.