Êîìáèíàöèîííîå ðàññåÿíèå ñâåòà

Комбинационное рассеяние света (КРС) - рассеяние в газах, жидкостях и кристаллах, сопровождающееся заметным изменением частоты. В отличае от рэлеевского рассеяния света, при КРС в спектре рассеяного излучения наблюдаются спектральные линии, отсутствующие в линейчатом спектре первичного (возбуждающего) света. Число и расположние появляющихся линий (называемыми комбинационными или спутниками) определяется молекулярным строением вещества. КРС было открыто Г.С. Ландсбергом и Л.И. Мандельштамом в 1928 году при исследовании рассеяния света в кристаллах и одновременно Ч.В.Раманом и К.С.Кришнаном при исследовании рассеяния света в жидкостях. Задолго от этого открытия Ломмель развил математическую теорию рассеяния света ангарманическим асциллятором. Согласно теории Ломмеля, в рассеяном свете должны проявлятся смещенные частоты, представляющие собой сумму и разность частоты возбуждающего света и собственной частоты асциллятора. В 1923 году Смекал рассмотрел процессы перехода атомов под действием световых квантов частоты v из одного состоянтия в другое и показал, что в рассеяном излучении должны присутствовать частоты , где E -- разность энергий рассматриваемых состояний. Однако эти теоретические предсказания не оказали влияния на открытие комбинационного рассеяния света. Л.И. Мандельштам и Г.С. Ландсберг пришли к своему открытию в поисках смещения частоты рассеяного света под влиянием модуляции падающей на вещество световой волны собственными частотами вещества. Раман исходил из поиска оптического аналога явления Комптона. В зарубежной литературе комбинационное рассеяние света обычно называют эффектом Рамана. Спектроскопия КРС - эффективный метод изучения состава и строения вещества.

Обще закономерности. Спектры КРС получают с помощью специальной оптической установки, в которой интенсивный пучок света фокусируют на изучаемом объекте. В качестве источника света до 60-х годов чаще всего применялись ртутные лампы, затем их вытеснели лазеры. Рассеяный свет обычно наблюдается под углом рассеяния к направлению падающего луча. Спектры КРС регестрируют фотографическим или фотоэлектрическим методом.

При КРС изменение частоты первичного излучения сопровождается переходом рассеивающих молекул на другие колебательные или вращательные уровни - так называемая колебательная и вращательная спектроскопия комбинационного рассеяния света. (Комбинационное рассеяние света наблюдалось лишь в небольшом числе случаев). КРС можно рассматривать как процесс состоящий из двух связаных актов, - поглощения кванта первичного света и испускания кванта с изменившейся частотой.

Теория КРС - часть общей теории взаимодействия электромагнитного излучения в веществом. Класическая теория КРС на отдельных молекулах основана на трех положениях: молекулы рассеивают свет вследствие колебания дипольного момента моллекулы, индуцируемого полем падуещей световой волны; свет видимой и ближней УФ-областей спектра рассеивается в основном электронной оболочкой моллекуы (т.к. ядра атомов образующие «скелет» системы, смещаются в поле световой волны незначительно); КРС возникает в результате электронно колебательного взаимодействия в молекуле (взаимное расположение ядер определяет то внутреннее поле, в котором котором находится электронное облако). Способность электронног облака молекулы деформироваться под действием электрического поля световой волны (ее поляризуемость) зависит от конфинурации ядер в данный момент и следовательно, при внутримолекулярных колебаниях изменяется с частотой этих колебаний, и наоборот - при деформации электонного облака могут возникнуть колебания скелета молекулы. Таким образом КРС можно рассматривать как результат модуляции индуцироавного дипольного момента колебаниями ядер.