在什么条件下,一个分子/原子可以吸收一个光子,然后发射一个能量更高的光子,从而以更少的能量结束?

时间:2022-06-14 10:39:26   作者:
你所描述的过程被称为反斯托克斯拉曼散射。如果原子或分子可以在至少三种不同的量子态之间跃迁,就可能发生这种情况,如下图所示:

反斯托克斯拉曼散射

背景:在19世纪,乔治·斯托克斯爵士(Sir George Stokes)发现,像氟石和铀玻璃这样的材料的荧光是由于材料吸收一定波长的光,然后在更长的波长重新发射。这种波长的变化被称为斯托克斯位移。

在现代量子图中,这对应于荧光材料吸收一个能量为Ei的入射光子,然后发射一个能量较低的光子Ee(即Ee因此,材料获得能量Ei−Ee,这些能量要么在稍后的另一个发射过程中被让出,要么最终加热材料。

Raman等人在量子力学的背景下研究了各种材料对光的散射,他们发现少量光子是非弹性散射的,这意味着入射光子的能量Ei与发射光子的能量Ee是不同的。我们现在把所有这样的非弹性光子散射过程称为拉曼散射。

在大多数这种情况下,光子会失去能量(斯托克斯位移)。偶尔,发射的光子会比入射光子(Ee>Ei)具有更多的能量,这被称为反斯托克斯位移。能量损失Ee−Ei来自于材料中的热量。

拉曼散射中斯托克斯位移率与反斯托克斯位移率的比值取决于样品中处于不同量子态的原子或分子的数量,因此也取决于材料的温度。温度越低,斯托克斯位移与反斯托克斯位移之比越大(显然,在零温度下,反斯托克斯位移是不可能的,因为没有内热来补偿材料的能量损失)。当其他方法不实用时,斯托克斯位移率与反斯托克斯位移率之比可用来测量材料的温度。
声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:123456789@qq.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。