СПЕКТРОСКОПИЯ КРИСТАЛЛОВ
раздел
спектроскопии,
посвящённый
изучению квантовых переходов в системе уровней энергии кристаллич. тел
и сопутствующих им физ. явлений. С. к.- важный источник информации о свойствах
и строении кристаллов.
Её теоретической основой является квантовая
теория твёрдого тела.
В С. к. широко используется теория групп,
к-рая позволяет учесть свойства
симметрии кристаллов,
т. е. установить
симметрию волновых функций для энергетических уровней и найти отбора
правила для разрешённых переходов между ними. Для С. к. характерно
разнообразие экспериментальных методов, включающих использование низких
темп-р, лазеров (как источников возбуждения), фотоэлектрич. счёта
фотонов,, модуляционных методов регистрации спектров (см. Спектральные
приборы) синхротронного излучения и т. д.
Многообразие в кристалле частиц и квазичастиц
с
сильно различающимися характерными энергиями обусловливает поглощение и
испускание квантов электромагнитной энергии в широком диапазоне частот
от радиоволн до
-излучения.
Малые кванты энергии связаны в, основном с магнитными взаимодействиями
частиц и изучаются радиоспектроскопическими методами (см. Радиоспектроскопия).
Рентгеновская спектроскопия изучает переходы электронов на внутр. оболочки
атомов и ионов, образующих кристалл. Гамма-излучение связано с переходами
между ядерными уровнями. Однако обычно под С. к. понимают оптич. спектроскопию,
охватывающую диапазон электромагнитных волн от далёкой-инфракрасной до
дальней ультрафиолетовой областей.
В С. к. исследуются спектры поглощения,
отражения, люминесценции и рассеяния (см. Спектры кристаллов)
а
также влияние на них различных внеш. воздействий: электрич. поля
(Штарка
эффект), магнитного поля (Зеемана эффект), всестороннего сжатия
кристалла и направленных деформаций (п ь е з оспектроскопический эффект).
Исследуется также зависимость спектра кристалла от темп-ры (изменение структуры,
сдвиги и уширения полос, изменения интенсивности) и поляризации света.
После
поглощения света в кристалле развиваются процессы релаксации
и передачи
энергии возбуждения. Для их исследования важны временные измерения спектральных
характеристик, позволяющие найти времена жизни определённых состояний,
времена релаксации и т. д. Если во взаимодействии с излучением принимает
участие неск. частиц,, взаимодействующих также между собой, то возникают
кооперативные явления.
С. к. изучает влияние дефектов в кристаллах
(как
существующих в реальном кристалле, так и намеренно создаваемых для придания
кристаллу определённых свойств, напр, введением примесей) на их спектры.
Спектры тонких кристаллич. плёнок и кристаллов малых размеров могут обладать
особенностями (влияние поверхности). Наряду с о д н о фотонными процессами
при возбуждении кристалла лазерным излучением можно наблюдать также многофотонные
процессы, при к-рых в одном акте рождается или исчезает неск. фотонов.
Изучаются также различные нелинейные эффекты в кристаллах.
С. к. позволяет получить информацию о системе
энергетич. уровней кристалла, о механизмах взаимодействия света с веществом,
о переносе и преобразовании энергии, поглощенной в кристалле, и ее изменениях
(фазовые
переходы),
о фото химических реакциях и
фотопроводимости
С к.
позволяет также получить данные о структуре кристаллич решетки, о строении
и ориентации различных дефектов и примесных центров в кристаллах и т. д
На данных С к. основаны применения кристаллов в квантовой электронике,
в
качестве люминофоров, сцинтилляторов, преобразователей свето вой энергии,
оптич материалов, ячеек для записи информации Методы С к используются в
спектральном
анализе
Лит Феофилов П П, Поляризо ванная
люминесценция атомов, молекул и кристаллов, M , 1959, Филипс Д ж , On тические
спектры твердых тел в области соб ственного поглощения, пер с англ , [M
], 1968, Ребане К К, Элементарная теория колебательной структуры спектров
примесных центров кристалла, M , 1968, Кап лянский А А.БроудеВ Л, Спектроскопия
кристаллов, в KH Физический энциклопедический словарь, т 5, M , 1966, Кардона
M, Модуляционная спектроскопия, пер с англ , M , 1972, Б а л ь х а у-з
е н К , Введение в теорию поля лигандов, пер с англ M , 1964, Пуле А ,
Maт ь е Ж - П , Колебательные спектры и симметрия кристаллов, пер с франц
, M , 1973 H H Кристофелъ
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я