СПЕКТРОСКОПИЯ КРИСТАЛЛОВ

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