Ramano sklaida: Skirtumas tarp puslapio versijų
Ištrintas turinys Pridėtas turinys
Nėra keitimo santraukos |
Nėra keitimo santraukos |
||
Eilutė 1:
'''Ramano sklaida''' - neelastinė [[Šviesos sklaida|šviesos sklaida]] vidiniuose [[Molekulė|molekulių]] virpesiuose<ref>{{cite book| last = Šalna| first = Vaidutis Antanas| date=2003 | title = Optika| isbn = 9986-433-33-9}}</ref>.
Apšvietus medžiagą šviesos pluoštu yra tam tikra tikimybė, jog šviesa bus išsklaidyta. Kai šviesos pluoštas išsklaidomas, didžioji dalis [[Fotonas|fotonų]] yra išsklaidomi elastiškai ([[Reilėjaus sklaida]]), jų [[energija]] ([[dažnis]], [[bangos ilgis]]) išlieka tokia pati kaip ir medžiagą apšvietusių fotonų. Ramano sklaidos atveju, išsklaidytos šviesos fotonai yra mažesnės (Ramano Stokso sklaida) arba didesnės (Ramano anti-Stokso sklaida) energijos už
==Istorija==
Ramano sklaidos reiškinys buvo teoriškai apskaičiuotas 1923 m. [[Austrija|austrų]] fiziko A. Smekalos (A. Smekal). Ramano sklaida pirmą kartą [[Eksperimentas|eksperimentiškai]] pastebėta 1928 m. [[Indija|indų]] fiziko C. V. Ramano (C. V. Raman), kurio vardu reiškinys ir buvo pavadintas.<ref name ="mod">{{cite book|last=Šablinskas, V.|first=Čeponkus, J.|date=2014|title=Modernioji molekulių virpesinė spektrometrija}}</ref>.
==Teorija==
===Ramano sklaida===
Šioje dalyje aprašomi pagrindiniai spontaninės Ramano sklaidos teorijos principai.
Molekulė, patekusi į monochromatinės [[Elektromagnetinė spinduliuotė|elektromagnetinės bangos]] kintantį [[Elektrinis laukas|elektrinį lauką]], [[Poliarizacija|poliarizuojasi]]. [[Elektromagnetinė indukcija|Indukuotas]] dipolinis momentas yra proporcingas elektrinio lauko stipriui sąryšiu:
<math>\vec{\mu_{ind}}=\alpha\vec E</math>
Čia <math>\alpha</math> yra molekulės poliarizuojamumas. Elektromagnetinės bangos sukurto elektrinio lauko stipris tam tikrame fiksuotame [[Erdvė|erdvės]] taške yra aprašomas [[Funkcija (matematika)|funkcija]], kuri [[Periodas|periodiškai]] priklauso nuo [[Laikas|laiko]]:
<math>\vec E=\vec {E_0}\cos (2\pi{\nu_0}t)</math>
Pagal šią funkciją matoma, kad indukuotas dipolinis momentas <math>\vec{\mu_{ind}}</math> taip pat yra funkcija, kuri periodiškai priklauso nuo laiko.
Jeigu molekulės savaiminių virpesių [[amplitudė]] maža, poliarizuojamumas <math>\alpha</math> gali būti išskleistas [[Teiloro eilutė|Teiloro eilute]]:
<math>\alpha={\alpha_0}+{\left (\frac {d\alpha}{dx}\right )_e}x+\frac {1}{2}{\left (\frac {d^2\alpha}{dx^2}\right )_e}x^2+\ldots</math>
Tada, pagal elektrinio lauko funkciją ir indukuoto dipolinio momento <math>{\mu_{ind}}</math> sąryšį su elektrinio lauko stipriu, gauname indukuoto dipolinio momento formulę:
<math>\mu_{ind}=\left [{\alpha_0}+{\left (\frac {d\alpha}{dx}\right )_e}x_0\cos (2\pi{\nu_v}t+\phi)\right ] E_0\cos(2\pi{\nu_0}t)</math>
Šioje formulėje yra atmesti aukštesnės eilės Teiloro eilutės nariai iš poliarizuojamumo. Toliau atliekant matematinius veiksmus šioje formulėje, gaunama nauja indukuoto dipolinio momento formulė:
<math>\mu_{ind}=\alpha_0 E_0 \cos (2\pi{\nu_0}t)+{\left (\frac {d\alpha}{dx}\right )_e}x_0 E_0\cos 2\pi\left[\left({\nu_0}+{\nu_v}\right) t+{\phi_0}\right]+{\left (\frac {d\alpha}{dx}\right )_e}x_0 E_0\cos 2\pi\left[\left({\nu_0}-{\nu_v}\right) t+{\phi_0}\right]</math>
Iš šios formulės matoma, kad molekulėje indukuotas dipolinis momentas kinta dažniais <math>\nu_0</math>, <math>\left(\nu_0+\nu_v\right)</math> ir <math>\left(\nu_0-\nu_v\right)</math>. Pirmasis narys formulėje aprašo nepakitusio dažnio Reilėjaus sklaidą, antrasis narys nusako Ramano anti-Stokso sklaidą, o trečiasis - Ramano Stokso sklaidą.<ref>{{cite book| last = Long| first = Derek A.| date=2002 | title = The Raman Effect: a unified treatment of the theory of Raman scattering by molecules| language = anglų k.| isbn = 0-471-49028-8}}</ref><ref>{{cite book| last = Wartewig| first = Siegfried| date=2003 | title = IR and Raman Spectroscopy| language = anglų k.| isbn = 3-527-30245-X}}</ref>
==Kiti Ramano sklaidos tipai==
* Rezonansinė Ramano sklaida <ref name ="ressers">{{cite book| last = Smith, Ewen| first = Dent, Geoffrey| date=2005 | title = Modern Raman Spectroscopy - A Practical Approach| language = anglų k.| isbn = 0-471-49668-0}}</ref>
* Paviršiaus sustiprinta Ramano sklaida<ref name ="ressers"/>
* Netiesinė Ramano sklaida <ref name ="mod"/>
** Hiper-Ramano sklaida
** Priverstinė Ramano sklaida
** Koherentinė anti-Stokso Ramano sklaida
** Atvirkštinė Ramano sklaida
== Šaltiniai ==
| |||