ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА, 2007, том 26, № 3, с. 95-96
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 535.324
УСИЛЕНИЕ СВЕТА В ОБЛАСТИ РЕЗОНАНСНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ПРИ БЫСТРОМ УМЕНЬШЕНИИ КОНЦЕНТРАЦИИ ПОГЛОТИТЕЛЯ
© 2007 г. О. Я. Савченко
Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск Поступила в редакцию 13.01.2006
В области резонансного поглощения свет усиливается, если концентрация поглотителя уменьшается достаточно быстро. Приводится формула для коэффициента такого усиления света.
При исследовании быстропротекающих химических процессов в последние годы широко используется свет [1-9]. Поэтому полезно рассмотреть влияние скорости изменения концентрации поглотителя на его взаимодействие со светом. Изменения концентрации поглотителя во времени типа ехр(±2у0 эквивалентно появлению у резонансной частоты мнимой компоненты ±/у. Поэтому коэффициент поглощения света частоты1-* ю вблизи от резонансной линии поглотителя определяется формулой
X = Хюо| 1т
1
ю- юо- / (Уо ±У)'
(1)
где N - количество молекул в единице объема, а = е2/йс - постоянная тонкой структуры, |хИо| -матрица перехода на резонансной линии, ю0 - резонансная частота, 1/2у0 - естественное время жизни возбужденного состояния, а коэффициент поглощения света частоты ю, в которой расстояние между линиями много меньше |у0 ± у|, определяется следующим интегралом:
X = хю + Дш|2.1,
2 гю + Дю 1т ю V, ± „V
Ю - юо-/(Уо ±У)
(2)
X = ±л^ю| хш| . = ±Хо-
(3)
При у0 > у в (3) нужно брать знак "+", при у0 < у -знак "-". Формулы (1) и (3) совпадают с соответствующими формулами для коэффициента поглощения света поглотителем с постоянной концентрацией, если амплитуда световой волны изменяется как ехр(±у0 [10, 11]. В обоих случаях при у0 < у коэффициент поглощения имеет отрицательный знак. Отрицательное значение X свидетельствует о том, что обычное поглощение света перекрывается усилением света из-за возвращения энергии свету, ранее накопленной поглотителем в поле световой волны [12]. Такое усиление света должно наблюдаться при резонансном возбуждении светом «^-состояний молекул (Е)-{2-[2-пиперидино-2тиенил) этинил]-6-(трифторметил)-4Н-4-пиранилиден} пропандиндинитрила (ПТФДН) в растворителях, так как - естественное время жизни 1/2у0 возбужденных состояний молекул ПТФДН, близкое к 10 нс, больше 1/2у - времени жизни молекул ПТФДН в «^-состояниях, которое в зависимости от растворителя изменяется от 0.02 нс (растворитель - ацетонитрил) до 1.5 нс (растворитель - бензол) [9]. При увеличении, а затем быстром уменьшении концентрации «^-состояний увеличивающееся в начале поглощение света при последующем уменьшении концентрации «^-состояний должно смениться усилением света, пропорциональным концентрации «1-со-
где ./ю + Дю - плотность резонансных линий на часто- стояний2). те ю + Дю. Если |у0 ± у| много меньше ширины полосы, а |Хю + дю|2.ю + дю при изменении Дю на ^ ± у| изменяется незначительно, то X можно достаточно точно определить через обычный коэффициент поглощения X0:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Оо&1ву Е.Е., КасИапоу А А., Коуа1епко «А. е( а1. // 1п-Б1гит. аМ Ехрепт. Techniq. 1996. № 39. Р. 567.
^Круговая частота ю в 2п раз меньше частоты V.
2)Аналогичное усиление света должно наблюдаться при его резонансном взаимодействии с «^-состоянием, если амплитуда собственной функции возбужденного состояния экспоненциально падает.
96
САВЧЕНКО
2. Антипин С.А., Петрухин А.И., Гостев Ф.Е. и др. // Хим. физика. 2000. Т. 19. № 2. С. 90.
3. Антипин С.А., Петрухин А.И., Гостев Ф.Е. и др. // Хим. физика. 2000. Т. 19. № 4. С. 3.
4. Neuwahl F., Foggi P., Brown R.G. // Chem. Phys. Lett. 2000. V. 319. P. 157.
5. Antipin S.A., Petrukhin A.N., Gostev F.E. et al. // Chem. Phys. Lett. 2000. V. 331. P. 378.
6. Антипин С.А., Петрухин А.И., Гостев Ф.Е. и др. // Хим. физика. 2002. Т. 21. № 3. С. 10.
7. Петрухин А.И., Гостев Ф.Е, Маревцев В С. // Хим. физика. 2002. Т. 21. № 11. С. 10.
8. Алдошин С.М., Борденюк А.И., Рубцова Е.Т. и др. // Хим.физика. 2004. Т. 23. № 5. С. 3.
9. Бондарев СЛ., Тихомиров С.А., Кнюкшто ВН. и др. // Хим. физика. 2003. Т. 22. С. 16.
10. Савченко О.Я. // Хим. физика. 2005. Т. 24. № 8. С. 23.
11. Савченко О.Я. // Оптика и спектроскопия. 2006. Т. 100. № 1. С. 75.
12. Савченко О.Я. // Оптика и спектроскопия. 1967. Т. 22. № 3. С. 527.
Сдано в набор 15.12.2006 г. Подписано к печати 08.02.2007 г. Формат бумаги 60 х 881/8
Цифровая печать Усл. печ. л. 12.0 Усл. кр.-отт. 2.3 тыс. Уч.-изд. л. 11.9 Бум. л. 6.0
Тираж 190 экз. Зак. 2185
Учредители: Российская академия наук, Институт химической физики им. H.H. Семенова РАН
Издатель: Академиздатцентр "Наука", 117997 Москва, Профсоюзная ул., 90
Оригинал-макет подготовлен МАИК "Наука/Интерпериодика" Отпечатано в ППП "Типография "Наука", 121099 Москва, Шубинский пер ., 6
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.