Cпектроскопия кристаллов - раздел спектроскопии, изучающий разл. типы спектров кристаллич. веществ в широком диапазоне длин волн. наиб. информативны спектры в УФ-, видимом и ИК-диапазонах. Теоретич. основа С. к.- квантовая теория твёрдого тела. С. к. включает абсорбционную С. к. (исследование спектров поглощения), эмиссионную С. к. (исследование спектров испускания), спектроскопию рассеяния и отражения. В С. к., помимо частотных зависимостей процессов поглощения, испускания, рассеяния и отражения, изучают поляризац. характеристики взаимодействия кристаллов с излучением (см. Поляриметрия ).В С. к. исследуют также изменение спектральных характеристик под внеш. воздействием - при изменении температуры, при наложении электрич. поля (Штарка эффект ),магн. поля (Зеемана эффект, Фарадея эффект), механич. деформаций и т. д.
В абсорбционной С. к. определяют зависимость поглощения образцов от длины волны падающего излучения; в разл. областях спектра коэф. поглощения может составлять от 10-2 до 106 см-1, соответственно образцы должны иметь толщины от десятков см до микрон. Для исследования очень сильно поглощающих образцов используют спектроскопию отражения, позволяющую по Френеля формулам получить коэф. отражения и поглощения света. По поляризац. характеристикам определяют двулучепреломление и дихроизм кристаллов.
Спектроскопия рассеяния исследует частотную зависимость рассеянного кристаллом излучения, а также изменение частоты рассеянного света, связанного с динамич. процессами в кристалле. К таким видам рассеяния относятся Мандельштама - Бриллюэна рассеяние и комбинационное рассеяние света.
Эксперим. методы С. к. аналогичны применяемым в др. методах спектроскопии (см. Спектральные приборы, Спектрометрия). Характерные ширины спектральных полос (103 см-1) связаны с осн. веществом кристалла, спектральные линии поглощения и испускания шириной от неск. сотен до единиц см-1 (при комнатной температуре) принадлежат примесям и др. дефектам кристалла. Для исследования тонкой структуры спектров образцы охлаждают до азотных (77 К), гелиевых (4,2 К) и более низких температур, при этом ширины линий составляют доли см-1.
С. к. позволяет получать информацию о системе уровней энергии кристалла, о механизмах взаимодействия света с веществом, о переносе и преобразовании энергии возбуждения в кристалле, фотохим. реакциях и фотопроводимости. С помощью С. к. можно также получить данные о структуре кристаллич. решётки, о характере дефектов, в частности примесных центров люминесценции в кристаллах. С. к. исследует влияние поверхности кристалла на его спектр, многофотонные процессы при лазерном возбуждении и нелинейные эффекты в кристаллах (см. Лазерная спектроскопия, Нелинейная спектроскопия). В С. к. широко используется теория групп, к-рая даёт возможность учесть свойства симметрии кристаллов, т. е. установить симметрию волновых функций и найти отбора правила для квантовых переходов в кристалле.
На данных С. к. основаны применения кристаллов в качестве активных сред лазеров, элементов полупроводниковой техники, люминофоров, преобразователей света, оптич. материалов, ячеек для записи информации. Методы С. к. используются в спектральном анализе.
Э. А. Свириденков
|
|
 |
