ramaneffect

Fotoner er i stand til å bli spredt av et molekyls elektronisksystem hvis mediet gjennom hvilket fotonet reiser består av molekyler som er i stand til å endre banen til tilfeldighetsfotonet. Når fotoner passerer gjennom en gjennomsiktig prøve av materie, vil de fleste fortsette i samme retning, men en litenfraksjon av dem vil bli spredt i andre retninger. Når en fotoninteragerer i et system, kan det spres med en av tre forskjellige metoder (7):
1) Rayleigh-spredning
2) Raman-Stokes-spredning
3) Raman-Anti-Stokes-spredning
Rayleigh-spredning, oppkalt til ære For Lord Rayleigh som identifiserte strålingseffekten, blir noen ganger referert til som elasticscattering. Denne effekten vil oppstå når radiusen tilsprøytningssfæren er betydelig mindre enn den tilfeldige bølgelengden. (14) som sådan beholder scatteredphoton sin tilfeldige bølgelengde (så vel som dens frekvens og energi). Flertallet ofphotons som er spredt ved interaksjon med et molekylært system doso på denne elastiske måten. (1)
men noen ganger når fotoner er spredt på grunn av vibrasjonene av molekyler tilstede i et gjennomsiktig medium,er det et skifte i bølgelengde sammenlignet med den tilfeldige bølgelengden. Forekomst av Et slikt skifte har blitt kalt Raman-effekten (oppkalt Etter Cv Raman, fysikeren Fra India som oppdaget effekten). Thewavelength shift karakteriserer Raman spredning kan være så stor som4000 cm-1. (15) som vist iequation nedenfor, graden ofRaman skift er avhengig av massen av atomene av en particularcovalent binding, og styrken av bindingen.

shiftequation
der κ er et mål påbondstyrke, og μ er den reduserte massen. (2)

To forskjellige former For Raman-spredning er mulige sidenlysfotonene som er spredt, kan enten få eller miste energi sammenlignet med hendelsesenergien. Hvis et molekyl som begynner i sinvibrasjonell grunntilstand, er begeistret for en virtuell tilstand (som følge avpolarisering av elektronskyen) ved absorpsjon av et tilfeldig bilde, og vender tilbake til en høyere energivibrasjonstilstand, så har den spredte fotonen som sendes ut, mindre energi (lengre bølgelengde) enn hendelsen foton. Overskuddsenergien har blitt oppnådd avsprøytemedium. Denne Typen Raman-effekt kalles Stokesscattering. (6)
På den annen side, hvis molekylet begynner i ahøyere vibrasjonstilstand og heves til en høyere energi virtuell tilstandpå absorpsjon av en foton, vil retur av dette molekylet til grunnvibrasjonsstaten bli preget av utslipp av en foton avhøyere energi (kortere bølgelengde) enn den tilfeldige phototon. Som sådan har energi gått tapt ved spredningenmiddels. Denne Typen Raman effekt kalles anti-Stokesscattering. (6)
Tabell 1, under, viser en sammenligning mellom Hovedkonseptene Raleigh-spredning og Raman-spredning. I Tillegg, Figur 1 viser en sammenligning av energi diagrammer for hver av disse typesof spredning.

Tabell 1-Sammenligning Av Raleigh og RamanScattering

RaleighScattering RamanScattering
StokesScattering anti-StokesScattering
Elastikksprøyting Inelastikksprøyting Inelastikksprøyting
Spredt foton beholder sin forekomstenergi Spredt foton har mindre energi ennhendelsesfotonen Spredt Foton har mer energi enn hendelsen foton
Fotonenergi er bevart Energier oppnådd av mediet Energier tapt av mediet

Figur 1 – energi diagrammer For Raleigh andRaman Spredning (6)
 ramanediagram

Raman-effekten er en relativt svak effekt, isammenligning Med Rayleigh-effekten. Mindre enn 1% av spredte bilder viser Raman-effekten sammenlignet med over 99% som viser Rayleigh-effekten (4). Av disse fotonene Som Er Ramansspredt, er mengden Stokes-spredning større enn mengden av anti-Stokes-spredning. Dette uttrykkes i forskjellen iintensitet Av Stokes og anti-Stokes spredning(Se Figur 2nedenfor). Dettekan forklares av forskjellene i populasjonen av vibrasjonenstater av et molekyl, som følger Boltzmann-distribusjonen. Ifølge denne fordelingen ville det være færre molekyler somstart ut i en høyere vibrasjonstilstand sammenlignet med grunnvibrasjonstilstanden, og dermed færre molekyler som ville avgi fotoner som er karakteristiske for anti-Stokes-spredning sammenlignet med Stokes-spredning. (6)

Figur 2: Varyingintensiteter for de tre former for fotonspredning. (6)
intensity

Skiftende På Grunn Av Raman-effekten skyldespacing mellom vibrasjonstilstander og grunntilstanden. Som sådan vil Stokes-og anti-Stokes-fotonene bli spredt like mye energi (henholdsvis under og over) fra Rayleigh-fotonenergien. (6)

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.