Põhiline teadus

Ramani efekti füüsika

Ramani efekti füüsika
Ramani efekti füüsika

Video: Doomino Efekt Tartu Tamme Gümnaasium 2024, Juuli

Video: Doomino Efekt Tartu Tamme Gümnaasium 2024, Juuli
Anonim

Ramani efekt, valguse lainepikkuse muutus, mis tekib siis, kui valguskiir molekulide poolt kõrvale kaldub. Kui valguskiir läbib keemilise ühendi tolmuvaba ja läbipaistva proovi, eraldub väike osa valgust teistsuguses suunas kui sissetuleva (sissetuleva) tala suund. Enamik sellest hajutatud valgusest on muutumatu lainepikkusega. Väikese osa lainepikkused erinevad aga langeva valguse lainepikkustest; selle olemasolu on Ramani efekti tulemus.

Nähtust on nimetatud India füüsiku Sir Chandrasekhara Venkata Ramani jaoks, kes avaldas selle mõju kohta esmakordselt tähelepanekud 1928. aastal. (Austria füüsik Adolf Smekal kirjeldas selle mõju teoreetiliselt 1923. aastal. Vene füüsikud Leonid Mandelstam ja Grigory täheldasid seda esmakordselt vaid nädal enne Ramanit). Landsberg; aga nad ei avaldanud oma tulemusi alles mitu kuud pärast Ramani.)

Ramani hajumine on võib-olla kõige hõlpsamini mõistetav, kui langevat valgust loetakse osakesteks või footoniteks (sagedusega proportsionaalse energiaga), mis löövad proovi molekule. Enamik kohtumisi on elastsed ja footonid on hajutatud muutumatu energia ja sagedusega. Mõnel juhul võtab molekul energiat footonitest või loob energiat nendest footonitest, mis on seetõttu hajutatud vähenenud või suurenenud energiaga, seega madalama või kõrgema sagedusega. Sageduse nihked on seega hajuva molekuli alg- ja lõppseisundi vahelise üleminekuga seotud energiakoguste mõõtmed.

Ramani efekt on nõrk; vedela ühendi korral võib mõjutatud valguse tugevus olla ainult 1/100 000 sellest langevast valguskiirtest. Ramani joonte muster on iseloomulik konkreetsele molekulaarliigile ja selle intensiivsus on võrdeline hajuvate molekulide arvuga valguse teel. Seega kasutatakse Ramani spektreid kvalitatiivses ja kvantitatiivses analüüsis.

Leiti, et Ramani sageduse nihkele vastavad energiad on hajuva molekuli erinevate pöörlemis- ja vibratsiooniolekute vahelise üleminekuga seotud energiad. Puhtad pöördenihked on väikesed ja neid on raske jälgida, välja arvatud lihtsate gaasiliste molekulide korral. Vedelikes on pöörlemisliikumised takistatud ja diskreetseid pöörlevaid Ramani jooni ei leita. Enamik Ramani töid on seotud vibratsiooniliste üleminekutega, mis annavad gaaside, vedelike ja tahkete ainete korral suuremaid nihkeid. Gaasidel on madal molekulide kontsentratsioon tavalisel rõhul ja seetõttu on Ramanil väga nõrk efekt; seega uuritakse sagedamini vedelikke ja tahkeid aineid.