Действительно ли фотон не поглощается при комбинационном рассеянии?

Читая о комбинационном рассеянии , я подумал: «Хорошо, падающая фотография поглощается молекулой, молекула переходит в колебательное состояние с более высокой энергией, молекула повторно излучает фотон с более высокой или более низкой энергией, чем падающий… чем это отличается от свет, взаимодействующий с любым возможным переходом?»

Они пытаются ответить на этот вопрос ниже на странице Википедии, здесь, говоря:

Эффект комбинационного рассеяния отличается от процесса флуоресценции. Для последних падающий свет полностью поглощается и система переходит в возбужденное состояние, из которого она может переходить в различные более низкие состояния только после определенного резонансного времени жизни. Результат обоих процессов, по сути, один и тот же: создается фотон с частотой, отличной от частоты падающего фотона, и молекула переводится на более высокий или более низкий энергетический уровень. Но главное отличие состоит в том, что эффект комбинационного рассеяния может иметь место при любой частоте падающего света. Таким образом, в отличие от эффекта флуоресценции эффект комбинационного рассеяния не является резонансным эффектом. На практике это означает, что пик флуоресценции привязан к определенной частоте, тогда как пик комбинационного рассеяния поддерживает постоянное разделение с частотой возбуждения.

Я тоже читал эту ветку , но все равно ничего не прояснилось. Также кажется, что между разными ответами и страницей в Википедии были разногласия. Например, выбранный ответ там говорит

В отличие от флуоресценции в комбинационном рассеянии нет возбужденного состояния.

Принимая во внимание, что статья в Википедии явно использует концепцию возбужденных колебательных состояний:

Разность энергий между поглощенным и излученным фотоном соответствует разнице энергий между двумя резонансными состояниями материала и не зависит от абсолютной энергии фотона.

Кажется, что многие люди проводят различие между фотоном, который просто рассеивается, а не поглощается и излучается, тогда как ответ и комментарии Джона Ренни, кажется, говорят, что фотон всегда поглощается, хотя порядок событий может отличаться от флуоресценции.

Так может ли кто-нибудь дать мне более четкое представление об этом? Действительно ли фотон не поглощается при комбинационном рассеянии? Почему не резонансно, если есть разные энергетические уровни?

Ну, на мой взгляд, другой язык для процессов довольно спорный. Поведение чего-то вроде послесвечения люминофора вполне можно интерпретировать как резонансное рассеяние (которое показывает тот самый экспоненциальный спад уходящей интенсивности). Но экспериментаторы будут думать иначе. Таким образом, возбуждение по сравнению с рассеянием без промежуточного возбужденного состояния не является четко определенным понятием, оба являются просто интуитивными концепциями, полезными для рассуждений о процессах.
Поглощение плюс переизлучение по сравнению с рассеянием может иметь значение для поляризации испускаемого фотона по сравнению с падающим фотоном. Таким образом, различные процессы могут фактически привести к экспериментально обнаруживаемой разнице.

Ответы (2)

Я думаю, что разница между люминесценцией и комбинационным рассеянием света заключается в том, поддерживает ли смешанное фотонно-молекулярное состояние когерентность с возбуждающим излучением. Мы предполагаем, что при комбинационном рассеянии сохраняется когерентность. Мы предполагаем, что в люминесценции когерентность нарушается любым из множества взаимодействий: например, столкновениями с другими объектами в случае молекул и взаимодействиями с фононами в случае твердых тел. В комбинационном рассеянии либо отсутствуют возмущающие взаимодействия, либо процесс происходит слишком быстро, чтобы возмущение могло нарушить когерентность. В таких случаях свойства рассеянного света существенно зависят от свойств падающего света. Если когерентность нарушена, у молекулы нет «памяти» о том, откуда взялась энергия, поэтому излучение похоже на поглощение и повторное излучение.

Что касается резонансной флуоресценции, возникающей только при резонансе: это просто результат того факта, что смешанное состояние имеет более длительное время жизни при резонансе, что дает больше времени возмущениям, чтобы нарушить когерентность. флуоресценция по-прежнему происходит вне резонанса, но она будет слабее, чем при резонансе.

Я также думаю, что в изолированных молекулах, которые могут образоваться при сверхзвуковом расширении, невозможно нарушить когерентность. Любой фотон, который соединяется с молекулой, должен в конечном итоге повторно излучать энергию когерентно. Ни абсорбция, ни «флуоресценция» не могут происходить. Возможно, лучше сказать, что нет различия между рамановским рассеянием и люминесценцией для изолированных молекул.

При комбинационном рассеянии молекула поглощает фотон в виртуальном состоянии , которого на самом деле не существует. В отличие от возбужденного состояния молекула не может оставаться в этом состоянии дольше, чем время Δ т где Δ т Δ Е ≤ ℏ / 2 - соотношение неопределенностей Гейзенберга.

Однако виртуальное состояние может иметь любой энергетический уровень, и это причина цитируемого вами утверждения о том, что комбинационное рассеяние является нерезонансным эффектом. Приходящий фотон не обязательно должен иметь определенную энергию, которая подтолкнет молекулу именно к возбужденному состоянию.

Колебательное состояние, с другой стороны, является своего рода возбужденным состоянием; но это конечное состояние рамановского процесса, а не промежуточное состояние. (См. также ответ, на который я ссылался выше.)

Я читал это описание раньше, и моя проблема заключается в том, что этот язык, кажется, зарезервирован только для описания комбинационного рассеяния? За годы изучения квантовой механики и изучения конденсированных сред я не припомню, чтобы взаимодействия фотонов и материи достигали несуществующих энергетических состояний. Хотя, может быть, я не обращал внимания.
Действительно ли фотон не поглощается при комбинационном рассеянии?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v