 |
Леонид Исаакович Мандельштам
1879—1944
Квантовое рассмотрение КР
Согласно классическим представлениям два симметрично расположенных спутника возникают при рассеянии света на одной и той же молекуле. Согласно квантовым представлениям «красный» спутник возникает при рассеянии света — фотонов — на молекуле, обладающей меньшим запасом внутренней энергии, а «фиолетовый» — при рассеянии на возбужденной молекуле с увеличенным запасом энергии (на классическом языке эти молекулы отличаются амплитудой внутримолекулярных колебаний).
Согласно квантовым законам энергия внутримолекулярных колебаний может изменяться только определенными порциями, квантами, равными hvм, где h — постоянная Планка, vм — частота внутримолекулярных колебаний. На рис. 4 приведены два энергетических уровня, соответствующих дозволенным значениям энергии молекулы. «Расстояние» между уровнями равно hvM.
Возникновение «красных» и «фиолетовых» спутников при КР.
Квантовая теория рассматривает свет как поток фотонов. Энергия фотона падающего на молекулу света частоты vo равна hvo. При взаимодействии с молекулой, находящейся на нижнем энергетическом уровне, фотон отдает молекуле часть своей энергии, равную hvM, переводит молекулу на более высокий энергетический уровень и превращается в фотон с меньшей энергией:
hvK = hv0 - hvМ (2)
hvK — энергия фотона света «красного» спутника. При взаимодействии с возбужденной молекулой, находящейся на более высоком энергетическом уровне, фотон забирает у молекулы энергию, равную hvM, переводит молекулу на более низкий энергетический уровень и превращается в фотон с большей энергией:
hvФ = hv0 + hvМ (3)
hvФ — энергия фотона света «фиолетового» спутника. Можно сказать, что при комбинационном рассеянии происходит как бы сложение и вычитание квантов. Если в равенствах (2) и (3) сократить левую и правую части на h, то получаются равенства (1). Таким образом, в смысле частот и классическое, и квантовое рассмотрения приводят к одинаковым результатам, согласующимся с опытом. Зато квантовое рассмотрение с легкостью объясняет различие интенсивностей «красных» и «фиолетовых» спутников. Все дело в том, что обычно число молекул на нижнем энергетическом уровне значительно превышает число молекул на более высоком уровне. Поэтому число «столкновений» фотонов с молекулами, приводящих к возникновению фотонов «красного» спутника, во много раз превышает число «столкновений», приводящих к возникновению фотонов «фиолетового» спутника.
По материалам книги
"Замечательные ученые"
под ред. С.П. Капицы
© Все права сохранены. Initeh.ru