Презентация на тему Характеристики спектров кристаллов

среде:










Если N1>>N2




Поглощение и излучение

определенными значениями момента количества движения J и четности P.

Если

атом или ядро переходят из одного состояния в другое в результате поглощения электромагнитного излучения, то законы сохранения момента количества движения и четности требуют, чтобы поглощенное излучение также имело определенные значения J и P.

Четность терма (состояний)
Понятие четности возникает в связи с операцией инверсии.


Четная волновая функция

Нечетная волновая функция

Для четных термов для всех электронов является четной

Для нечетных термов - нечетной

Все термы, возникающие из заданной конфигурации, имеют одинаковую четность.

термы конфигураций f2, f4, … - четные, а конфигураций

f, f3, … - нечетные.


Также возможны смешанные конфигурации, состоящие из неэквивалентных электронов, когда все пары квантовых чисел nili различны

волна не имеет определенного момента и четности. Однако векторный

потенциал такой волны можно разложить в ряд по состояниям с определенными значениями J и P.

Полный момент количества движения фотона: J = 1, 2, 3,....
Невозможность для фотона J = 0 следует из того, что электромагнитная волна поперечна и поэтому не может быть описана сферически симметричной волновой функцией.

К фотону неприменимо обычное определение спина. Поскольку, однако, фотон – квант векторного поля, а любое векторное поле пригодно для описания частицы со спином 1, то фотону удобно приписать спин S = 1.



Фотоны с определенным значением J называются 2J-польными (дипольными, если J = 1; квадрупольными, если J = 2; октупольными, если J = 3 и т.д.). Для данного J квантовое число орбитального момента L может принимать три значения: L = J+1, J, J–1 так как спин фотона S = 1.

фотона Рф определяется правилом


Таким образом, фотоны с одинаковым J

могут иметь различные значения орбитального момента, а следовательно, и четности. Фотоны, для которых орбитальный момент совпадает с полным, т. е. L = J, имеют четность (–1)J+1 и называются магнитными (или кратко MJ) фотонами. Фотоны, для которых L = J ± l, имеют четность (–1)J и называются электрическими (или EJ) фотонами.

вектор спина фотона (s = 1)

Рассмотрим случай излучения фотона

(дипольное):




Заменим J’ на J + ΔJ

Не могут осуществляться переходы между состояниями с J1 = 0 и J2 =0;
Если только один из моментов не равен нулю, например J1 ≠ 0, то ΔJ = ± 1
Если же моменты импульсов J1 ≠ 0 и J2 ≠ 0, то ΔJ = ± 1, 0


Когда ΔJ = ± 1 то излучается фотон с круговой поляризацией. Когда ΔJ = 0, то поляризация излучения получается линейной.
Правила отбора при поглощении фотона получаются таким же образом, как и при излучении.

теории показывается, что взаимодействие фотона с собственным магнитным моментом

электрона на несколько порядков слабее взаимодействия фотона с зарядом электрона. Излучение фотона в рассматриваемом диапазоне не связано с изменением S




Закон сохранения четности (правило Лапорте):


Для фотонов электрического типа

Для фотонов магнитного типа

электронной конфигурации обладают одинаковой четностью.

Следует, однако, еще подчеркнуть, что

этот запрет относится к электрическому дипольному испусканию. Испускание электрических квадрупольных и магнитных дипольных квантов возможно и приводит к появлению в спектре так называемых запрещенных линий.

Рассмотрим переходы между состояниями водорода (тонкую структуру спектров в результате спин-орбитального взаимодействия).

релаксация, а также индуцированное излучение

безызлучательные переходы:

создает в точке P поле с полной амплитудой A,

которое является суперпозицией бесконечного числа элементарных волн с амплитудой An и фазой φn

Если в данной точке P разность фаз для двух различных моментов времени практически одинакова для всех элементарных волн, то говорят, что поле излучения в точке P обладает временной когерентностью.

Если разность фаз для полных амплитуд в двух различных точках P1, P2 постоянна и не зависит от времени, то поле излучения пространственно когерентно.


Вводятся понятия времени когерентности, длины когерентности и объема когерентности.

возбужденными, если их соответствующие волновые функции за время возбуждения

совпадают по фазе.









Волновая функция возбужденного атома есть линейная комбинация волновых функций и говорят, что атом находится в когерентной суперпозиции двух состояний.

t = 0:





Если детектор измеряет полную флюоресценцию с обоих

уровней:

сенсибилизатором и активатором:

d'Energie (Energy transfer upconversion)

см4сек]


W-вероятность двухфотонного перехода в ед. времени; N-плотность поглощающих частиц;

F-поток квантов излучения

Световой поток уменьшается не по экспоненте, а по гиперболе при (a=b)


Однако часто поглощение на столько мало, что можно воспользоваться линейным приближением

и излучения сине-зеленого диапазона используется мощный источник ИК излучения.