МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ
МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ВЕЩЕСТВА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
Эта часть посвящена рассмотрению методов, основанных на способности вещества (полимера) взаимодействовать с полем электромагнитного излучения [1]. В табл. 1 указаны различные области электромагнитного спектра, выделенные достаточно произвольно; каждая из них перекрывается соседними областями.
Взаимодействие вещества с электромагнитным излучением разной длины волны сопровождается различными физическими процессами. При избирательном поглощении энергии света изменяется энергетическое состояние макромолекулы в результате таких внутримолекулярных процессов, как переходы электронов, колебания атомных ядер, вращение ядер, электронов, атомных групп, поступательное и вращательное движение молекулы как целого.
Общую энергию молекулы можно представить как сумму энергии движения электронов Еэл, колебания атомов Екол и вращения всей молекулы Евр. Чтобы вызвать изменения какой-либо из этих форм движения за счет подвода энергии излучения извне, необходимо, чтобы частота излучения совпала с собственной частотой соответствующей кинетической единицы. Таким образом, возникает резонансное поглощение энергии света, определяемое особенностями строения кинетических единиц полимера и их взаимодействием с соседями; поглощение энергии происходит в том случае, если разность между двумя энергетическими уровнями АЕ соответствует энергии кванта [2];
АЕ - h v- Et- Е2„ Где H - постоянная Планка, равная 6,626-10"3 Дж с. V - частота колебаний, с"1, Ei и Е2- энергия молекулы в конечном (более высоком) и начальном (более низком) состояниях.
-153-
Энергия квантов имеет один порядок с величиной энергии диссоциации связей; поэтому электронное возбуждение иногда сопровождается фотохимическим разложением. Однако в большинстве случаев разрыва химической связи не происходит, так как возбужденные молекулы возвращаются в исходное состояние в результате различных фотофизических процессов, а в конденсированных средах, кроме того, взаимодействие между частицами приводит к быстрой передаче поглощенной энергии всему коллективу частиц.
|
Таблица 1. Области электромагнитного спектра
|
Если электронные уровни расположены в молекуле близко Друг от друга, то для электронного перехода достаточен видимый Свет. Если уровни удалены друг от друга, то необходимо УФ - или Рентгеновское излучение. ИК-излучение вызывает переходы между колебательными уровнями, радиочастотное - между вращательными. Длина волны электромагнитного колебания X связана с собственной частотой колебания соотношением
Л = с/ v,
Где с - скорость света.
Поскольку энергия кванта электромагнитного излучения Е - h v, то E = hc/X
Из этого следует, что с уменьшением длины волны электромагнитного излучения его энергия возрастает, или, как говорят, излучение становится жестче.
