Спектроскопия лазерных кристаллов

Август 7, 2022

Главная
Физика
Спектроскопия лазерных кристаллов

Содержание

2. Спектроскопия СПЕКТРОСКОПИЯ - область физики, посвящённая исследованию распределения интенсивности эл-магн. излучения по длинам волн или частотам.
3. Спектроскопия кристаллов Аналогия с радиоэлектроникой
4. Спектроскопия Прямая задача спектроскопии Предсказание вида спектра вещества исходя из знаний о его строении, составе и
5. Спектроскопия Тип спектров Объект исследования Диапазон длин волн Характер взаимодействия Метод возбуждения Эмиссионная С. Абсорбционная С.
6. Взаимодействие света с веществом Р. Фейнман КЭД. Странная теория света и вещества
7. Классическая теория света Волновая и геометрическая оптика: Принцип Ферма (принцип наименьшего времени) Закон прямолинейного распространения света
8. Фотон Энергия и импульс фотона: Принцип неопределенности:
9. Отражение света «КЭД «разрешает» вопрос о корпускулярно-волновом дуализме, утверждая, что свет состоит из частиц. Но ценой
10. Отражение света Необходимо учитывать вклады сразу от всех траекторий, а не только от той, которая соответствует
11. Интегралы по траектории Действие в классической механике: Лагранжиан системы (эволюция системы): Принцип наименьшего действия (уравнение движения):
12. Интегралы по траектории Квантовомеханическая амплитуда вероятности: Вероятность перехода частицы из точки xa, где она находилась в
13. Отражение света «Вблизи пути наименьшей длительности имеется достаточно путей, чтобы усилить друг друга, и достаточно путей,
14. Отражение света «Представление о том, что свет распространятся прямолинейно, - это приближенное представление, которым удобно пользоваться
15. Отражение света Взаимодействие света с веществом Взаимодействие фотонов с электронами Отражение и пропускание света являются результатом
16. Рассеяние света «На больших расстояниях электроны движутся как частицы, по определенным траекториям. Но на малых расстояниях,
17. Диаграмма рассеяния света
18. Спектры поглощения, отражения и пропускания Классический подход:
19. Взаимодействие ЭМИ с веществом Методами спектроскопии исследуют уровни энергии и структуру атомов, молекул и образованных из
20. Строение атома
21. Строение атома Электронная конфигурация (квантовая механика) — это полный перечень одноэлектронных волновых функций, из которых с
22. Электронная конфигурация Определение электронной конфигурации элемента: Принцип заполнения. Согласно принципу заполнения, электроны в основном состоянии атома
23. Электронная конфигурация Когда число электронов в атоме становится большим, эффекты экранирования и взаимопроникновения орбиталей могут приводить
24. Электронная конфигурация Полностью заполненные оболочки не влияют на характер атомных термов. В случае неполного заполнения оболочек
25. Расщепление уровней Кулоновское взаимодействие между электронами и ядерным зарядом и электростатическое отталкивание электронов друг от друга.
26. Формирование зон Внутренние электрические поля в атомах достигают напряженности порядка 108...109 В/м и потому при сближении
27. Формирование зон Образование зонного энергетического спектра в кристалле является квантово-механическим эффектом и вытекает из соотношения неопределенностей.
28. Штарковское расщепление
29. Внутренние оптически активные 4- и 5f-оболочки ионов группы редких земель и актинидов экранированы от непосредственного действия
30. Примесной ион в кристалле
31. Спектроскопия Тип спектров Объект исследования Диапазон длин волн Характер взаимодействия Метод возбуждения Эмиссионная С. Абсорбционная С.
33. Скачать презентацию

Слайд 2

Спектроскопия
СПЕКТРОСКОПИЯ - область физики, посвящённая исследованию распределения интенсивности эл-магн. излучения по

длинам волн или частотам.
Методами спектроскопии исследуют уровни энергии атомов, молекул и образованных из них макроскопических систем и квантовые переходы между уровнями энергии, что даёт важную информацию о строении и свойствах вещества.
Спектроскопия кристаллов, раздел спектроскопии, посвященный изучению квантовых переходов в системе уровней энергии кристаллических тел и сопутствующих им физических явлений.

Слайд 3

Спектроскопия кристаллов
Аналогия с радиоэлектроникой

Слайд 4

Спектроскопия
Прямая задача спектроскопии
Предсказание вида спектра вещества исходя из знаний о его

строении, составе и прочего.
Обратная задача спектроскопии
Определение характеристик вещества (не являющихся непосредственно наблюдаемыми величинами) по свойствам его спектров (которые наблюдаются непосредственно и напрямую зависят как от определяемых характеристик, так и от внешних факторов).

Слайд 5

Спектроскопия
Тип спектров
Объект исследования
Диапазон длин волн
Характер взаимодействия
Метод возбуждения
Эмиссионная С.
Абсорбционная С.
С. отражения
Атомная С.
Молекулярная

С.

С. плазмы

С. кристаллов

Радиоспектр-ия

Микроволновая С.

Субмиллим-ая С.

Инфракрасная С.

Оптическая С.

Ультрафиол-ая С.

Линейная С.

Нелинейная С.

Когерентная С.

Многофот-ая С.

Фемтосекун-ая С.

…

Рамановская С.

Рентгеновская С.

Слайд 6

Взаимодействие света с веществом
Р. Фейнман
КЭД. Странная теория света и вещества

Слайд 7

Классическая теория света
Волновая и геометрическая оптика:
Принцип Ферма (принцип наименьшего времени)
Закон прямолинейного

распространения света
Закон независимого распространения света
Закон отражения света
Закон преломления света
Закон обратимости светового луча

Что будет при рассмотрения света как совокупности фотонов?

Слайд 8

Фотон
Энергия и импульс фотона:
Принцип неопределенности:

Слайд 9

Отражение света
«КЭД «разрешает» вопрос о корпускулярно-волновом дуализме, утверждая, что свет состоит

из частиц. Но ценой этого стало отступление физики на позицию, где признается возможным только вычисление вероятности того, что фотон попадет в детектор, и не предлагает хорошей модели того, как это в действительности происходит.»

Вероятность события получается как квадрат модуля комплексного числа, называемого «амплитудой».

Слайд 10

Отражение света
Необходимо учитывать вклады сразу от всех траекторий, а не только

от той, которая соответствует экстремальному действию.
Пропадает понятие уравнения движения.

Слайд 11

Интегралы по траектории
Действие в классической механике:
Лагранжиан системы (эволюция системы):
Принцип наименьшего действия

(уравнение движения):

Слайд 12

Интегралы по траектории
Квантовомеханическая амплитуда вероятности:
Вероятность перехода частицы из точки xa, где

она находилась в момент времени ta, в точку хb, соответствующую моменту времени tb:

Слайд 13

Отражение света
«Вблизи пути наименьшей длительности имеется достаточно путей, чтобы усилить друг

друга, и достаточно путей, чтобы погасить друг друга»

Слайд 14

Отражение света
«Представление о том, что свет распространятся прямолинейно, - это приближенное

представление, которым удобно пользоваться при описании явлений знакомого нам мира»

Слайд 15

Отражение света
Взаимодействие света с веществом
Взаимодействие фотонов с электронами
Отражение и пропускание света

являются результатом того, что электрон поглощает фотон, а затем излучается новый фотон

Слайд 16

Рассеяние света
«На больших расстояниях электроны движутся как частицы, по определенным траекториям.

Но на малых расстояниях, например внутри атома, … не существует основного пути, не существует «орбиты»; электроны могут распространяться по множеству путей, каждый из которых характеризуется амплитудой.»
Три основных действия:
Фотон летит из одного места в другое.
Электрон летит из одного места в другое.
Электрон испускает и поглощает фотон.

Слайд 17

Диаграмма рассеяния света

Слайд 18

Спектры поглощения, отражения и пропускания
Классический подход:

Слайд 19

Взаимодействие ЭМИ с веществом
Методами спектроскопии исследуют уровни энергии и структуру атомов,

молекул и образованных из них макроскопич. систем, изучают квантовые переходы между уровнями энергии, взаимодействия атомов и молекул, а также макроскопич. характеристики объектов - темп-ру, плотность, скорость макроскопич. движения и т. д.

Слайд 20

Строение атома

Слайд 21

Строение атома
Электронная конфигурация (квантовая механика) — это полный перечень одноэлектронных волновых

функций, из которых с достаточной степенью точности можно составить полную волновую функцию атома (в приближении самосогласованного поля).

Слайд 22

Электронная конфигурация
Определение электронной конфигурации элемента:
Принцип заполнения. Согласно принципу заполнения, электроны в

основном состоянии атома заполняют орбитали в последовательности повышения орбитальных энергетических уровней. Низшие по энергии орбитали всегда заполняются первыми.
Принцип запрета Паули. Согласно этому принципу, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа).
Правило Хунда. Согласно этому правилу, заполнение орбиталей одной подоболочки начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заполнение орбиталей парами электронов с противоположными спинами.

Слайд 23

Электронная конфигурация
Когда число электронов в атоме становится большим, эффекты экранирования и

взаимопроникновения орбиталей могут приводить к сближению уровней энергии состояний с различными главными квантовыми числами.
K [Ar]4s1 Ca [Ar] 4s2 Ar [Ne] 3s23p6

Слайд 24

Электронная конфигурация
Полностью заполненные оболочки не влияют на характер атомных термов.
В случае

неполного заполнения оболочек при заданной электронной конфигурации имеется целый набор термов, отличающихся значениями квантовых чисел L или S.

Слайд 25

Расщепление уровней
Кулоновское взаимодействие между электронами и ядерным зарядом и электростатическое отталкивание

электронов друг от друга.
Магнитное взаимодействие между спинами электронов и их орбитальными моментами (спин-орбитальное взаимодействие).
Спин-спиновое взаимодействие (единицы см-1).

Слайд 26

Формирование зон
Внутренние электрические поля в атомах достигают напряженности порядка 108...109 В/м

и потому при сближении атомов в процессе формирования конденсированной структуры их взаимное влияние существенным образом определяет результирующее энергетическое распределение электронов и ионов, составляющих кристалл или аморфное тело.

Слайд 27

Формирование зон
Образование зонного энергетического спектра в кристалле является квантово-механическим эффектом и

вытекает из соотношения неопределенностей. В кристалле валентные электроны атомов, связанные слабее с ядрами, чем внутренние электроны, могут переходить от атома к атому сквозь потенциальные барьеры, разделяющие атомы, т. е. перемещаться без изменений полной энергии

Слайд 28

Штарковское расщепление

Слайд 29

Внутренние оптически активные 4- и 5f-оболочки ионов группы редких земель и

актинидов экранированы от непосредственного действия окружающих ионов в кристалле пятью или шестью s-, p- и d-внешними электронными оболочками.

Слайд 30

Примесной ион в кристалле

Слайд 31

Спектроскопия
Тип спектров
Объект исследования
Диапазон длин волн
Характер взаимодействия
Метод возбуждения
Эмиссионная С.
Абсорбционная С.
С. отражения
Атомная С.
Молекулярная

С.

С. плазмы

С. кристаллов

Радиоспектр-ия

Микроволновая С.

Субмиллим-ая С.

Инфракрасная С.

Оптическая С.

Ультрафиол-ая С.

Линейная С.

Нелинейная С.

Когерентная С.

Многофот-ая С.

Фемтосекун-ая С.

…

Raman spectr.

Рентгеновская С.

Спектроскопия лазерных кристаллов

Содержание

СпектроскопияСПЕКТРОСКОПИЯ - область физики, посвящённая исследованию распределения интенсивности эл-магн. излучения по

Спектроскопия кристалловАналогия с радиоэлектроникой

СпектроскопияПрямая задача спектроскопииПредсказание вида спектра вещества исходя из знаний о его

Взаимодействие света с веществомР. ФейнманКЭД. Странная теория света и вещества

Классическая теория светаВолновая и геометрическая оптика:Принцип Ферма (принцип наименьшего времени)Закон прямолинейного

ФотонЭнергия и импульс фотона:Принцип неопределенности:

Отражение света«КЭД «разрешает» вопрос о корпускулярно-волновом дуализме, утверждая, что свет состоит

Отражение светаНеобходимо учитывать вклады сразу от всех траекторий, а не только

Интегралы по траекторииДействие в классической механике:Лагранжиан системы (эволюция системы):Принцип наименьшего действия

Интегралы по траекторииКвантовомеханическая амплитуда вероятности:Вероятность перехода частицы из точки xa, где

Отражение света«Вблизи пути наименьшей длительности имеется достаточно путей, чтобы усилить друг

Отражение света«Представление о том, что свет распространятся прямолинейно, - это приближенное

Отражение светаВзаимодействие света с веществомВзаимодействие фотонов с электронамиОтражение и пропускание света

Рассеяние света«На больших расстояниях электроны движутся как частицы, по определенным траекториям.