Комбинационное рассеяние и поглощение света.

Методика получения спектров комбинационного рассеяния довольно проста. На пути параллельного пучка, испускаемого источником с непрерывным спектром, устанавливается вещество в виде порошка или жидкости в кювете. При наблюдении в спектрограф, на фоне спектра источника выступают темные полосы, соответствующие спектру поглощения вещества.

Детальное сопоставление спектров показывает, что не все частоты, имеющиеся в КР-спектре и инфракрасного поглощения, проявляются в инфракрасном спектре поглощения не просто повторяют, а дополняют друг друга. Это связано с симметрией рассеивающих молекул или кристаллов.

Согласно квантовой теории>>, система характеризуется совокупностью энергетических состояний, в которых она может находиться.

Энергия Е слагается из Е_э – энергии электронной оболочки, Е_к – колебательной энергии и Е_в – вращательной энергии по уравнению

Под действием света молекула переходит из одного энергетического состояния в другое. Если квант падающего света велик (видимая или ультрафиолетовая часть света), то молекула может перейти из одного энергетического состояния (невозбужденного) в другое (возбужденное), поглотив этот квант (рис.).

Переход из одного энергетического состояния в другое отмечен стрелками. Рис. а показывает переходы с поглощением светового кванта из невозбужденного E_Э0 в возбужденное состояние Е_Э1, а также из невозбужденного состояния u = 0 в возбужденное колебательное состояние u = 1. При колебательном рассеянии света, молекула реально не поглощает квант видимого или ультрафиолетового света, но “усваивает” его небольшую часть, переходя из одного колебательного состояния в другое. Квант хоть и невелик, но способствует изменению колебательного состояния. Если при этом молекула находится в “ невозбужденном состоянии” u = 0, то она переходит в возбужденное состояние u = 1 (рис. б). Рассеянный квант имеет энергию удовлетворяющую равенству

,

где - колебательная энергия молекулы, в первом возбужденном колебательном состоянии.

При комбинационном рассеянии колебателная энергия может перейти в невозбужденное состояние (переход u = 1 ® u = 0). В этом случае рассеянный квант будет больше падающего, в соответствии с равенством (рис.в)