Hlavná veda

Fyzika Ramanovho efektu

Fyzika Ramanovho efektu
Fyzika Ramanovho efektu

Video: Badatelna - 11. díl: Jak vzniká moiré efekt (moaré) 2024, Júl

Video: Badatelna - 11. díl: Jak vzniká moiré efekt (moaré) 2024, Júl
Anonim

Ramanov efekt, zmena vlnovej dĺžky svetla, ku ktorej dochádza, keď je svetelný lúč odklonený molekulami. Keď lúč svetla prejde bezpriehľadnou, priehľadnou vzorkou chemickej zlúčeniny, malá časť svetla sa objaví v iných smeroch, ako je smer dopadajúceho (prichádzajúceho) lúča. Väčšina tohto rozptýleného svetla má nezmenenú vlnovú dĺžku. Malá časť má však odlišné vlnové dĺžky ako dopadajúce svetlo; jeho prítomnosť je výsledkom Ramanovho efektu.

Tento jav je pomenovaný pre indického fyzika Sira Chandrasekhara Venkata Ramana, ktorý prvýkrát publikoval pozorovania tohto účinku v roku 1928. (Rakúsky fyzik Adolf Smekal teoreticky opísal tento účinok v roku 1923. Najskôr ho pozorovali ruskí fyzici Leonid Mandelstam a Grigory len týždeň pred Ramanom). Landsberg; svoje výsledky však nezverejnili až mesiace po Ramanovi.)

Ramanov rozptyl je pravdepodobne najzrozumiteľnejší, ak sa dopadajúce svetlo považuje za zložené z častíc alebo fotónov (s energiou úmernou frekvencii), ktoré zasiahnu molekuly vzorky. Väčšina stretnutí je elastická a fotóny sú rozptýlené s nezmenenou energiou a frekvenciou. V niektorých prípadoch však molekula absorbuje energiu z fotónov, alebo sa vzdáva energie fotónov, ktoré sú takto rozptýlené so zníženou alebo zvýšenou energiou, teda s nižšou alebo vyššou frekvenciou. Frekvenčné posuny sú teda mierou množstva energie zahrnutej do prechodu medzi počiatočným a konečným stavom rozptylovej molekuly.

Ramanov efekt je slabý; v prípade kvapalnej zlúčeniny môže byť intenzita ovplyvneného svetla iba 1/1 000 tohto dopadajúceho lúča. Vzorec Ramanových čiar je charakteristický pre konkrétny molekulárny druh a jeho intenzita je úmerná počtu rozptylových molekúl v dráhe svetla. Ramanove spektrá sa teda používajú pri kvalitatívnej a kvantitatívnej analýze.

Zistilo sa, že energie zodpovedajúce Ramanovým frekvenčným posunom sú energie spojené s prechodmi medzi rôznymi rotačnými a vibračnými stavmi rozptylovej molekuly. Čisté rotačné posuny sú malé a je ťažké ich pozorovať, s výnimkou jednoduchých plynných molekúl. V kvapalinách sú brzdené rotačné pohyby a nie sú nájdené diskrétne rotačné ramanove čiary. Väčšina Ramanovej práce sa zaoberá vibračnými prechodmi, ktoré dávajú väčšie posuny pozorovateľné pre plyny, kvapaliny a pevné látky. Plyny majú nízku molekulárnu koncentráciu pri bežných tlakoch, a preto vyvolávajú veľmi slabé Ramanove účinky; tekutiny a pevné látky sa teda častejšie študujú.