Реферат: Аномальное температурное поведение магнитного кругового дихроизма в оксидном стекле с диспрозием - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Аномальное температурное поведение магнитного кругового дихроизма в оксидном стекле с диспрозием

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 1896 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерно физическое отделение

Кафедра физики твердого тела









Аномальное температурное поведение магнитного кругового дихроизма в оксидном стекле с диспрозием













Красноярск 2009


Оглавление


Введение

Описание измерительных установок и методов измерения

Результаты измерений и их обсуждение

Заключение

Литература




Введение


В настоящее время часто для исследования энергетической и кристаллохимической структуры твердого тела привлекают методы исследования во внешних полях. Среди них особое место занимают методы исследования в магнитном поле. Специфика этих методов состоит в том, что влияние магнитного поля на систему не может быть описано заданием обычного вектора напряженности поля, как это имеет место в случае электрического поля. В результате, помимо обычной оптической анизотропии, которая всегда возникает в среде под влиянием внешних полей и деформаций, в магнитном поле возникает дополнительная, циркулярная анизотропия, связанная с неэквивалентностью двух направлений вращения в плоскости, перпендикулярной полю.

В анизотропных кристаллах при произвольном направлении волнового вектора магнитное поле влияет на распространение света довольно слабо, вызывая лишь появление слабой дополнительной эллиптичности колебаний. Таким образом, измерения имеет смысл проводить только в направлении оптических осей, где наблюдается своеобразное вырождение – двум поляризациям соответствует одни и те же показатель преломления n и коэффициент поглощения k. В связи с этим особый интерес представляет исследование магнитооптических явлений в оптически изотропных кристаллах кубической группы, где отсутствуют эффекты, связанные с собственной анизотропиeй кристалла, и явления могут наблюдаться в чистом виде. Внешнее магнитное поле снимает в этом случае вырождение двух состояний круговой поляризации для каждого направления распространения, и величины n и k становятся различными для право и левополяризованного света. Это приводит к ряду магнитооптических явлений, тесно связанных между собой.

Магнитооптические явления наблюдаются, как правило, в двух схемах эксперимента: когда вектор световой волны K параллелен магнитному полю H и когда перпендикулярен.

В первом случае могут наблюдаться либо различие в показателях преломления двух циркулярно поляризованных компонент, проявляющееся в повороте плоскости поляризации линейно поляризованного света, – магнитооптическое вращение или эффект Фарадея, либо различие в коэффициентах поглощения для этих компонент – магнитный круговой дихроизм.

В отличие от эффекта Зеемана, исследование которого требует наличия узких спектральных линий, необходимых для разрешения компонент магнитного расщепления в применяемых полях, МКД могут наблюдаться в области широких полос поглощения, характерных для многих систем. Изучение МКД в области полос поглощения позволяет получать качественную и количественную информацию как об основном так и о возбужденных состояниях системы – величинах магнитного расщепления, уровней и симметрии состояний, участвующих в оптических переходах. Кроме того, он позволяет определить локальную симметрию отдельных поглощающих центров системы и тем самым получать жесткий экспериментальный критерий правильности той или иной модели центра.

Наложение магнитного поля снимает все остаточные вырождения энергетических уровней, что придает магнитооптическим исследованиям дополнительную информативность по сравнению с иными методами исследования во внешних полях.

Стекла, активированные редкоземельными элементами, привлекают внимание исследователей несколько последних десятилетий. Такие стёкла широко используются в качестве материалов для оптических квантовых генераторов и усилителей. В частности, это относится и к стёклам, содержащим ионы Dy3+. Спектры поглощения РЗ ионов в стекольных матрицах исследовались в огромном количестве работ, в том числе, стёкла различных составов, содержащие диспрозий, исследовались, например, в. Магнитный круговой дихроизм, наблюдаемый только в пределах полос поглощения, представляет дополнительные возможности изучения вырожденных электронных уровней, расщепляемых кристаллическим полем, а также и уровней, не разрешаемых в оптических спектрах поглощения. Известны работы, посвященные спектральным зависимостям МКД f-f переходов для Er3+, Pr3+ и Ho3+ в натриевых стеклах, Er3+ в фосфатных стеклах, Ho3+, Nd3+ и Pr3+ во фторидно-цирконатных стеклах. В впервые были представлены спектры МКД Dy3+ в оксидных стеклах совместно со спектрами поглощения для ряда f-f переходов и обнаружено существенное различие парамагнитной магнитооптической активности этих переходов. Для выяснения природы этого явления в настоящей работе предпринято исследование температурной зависимости МОА f-f перехода 6H15/2? 6 в Dy3+ в алюмо-боро-силико-германатном оксидном стекле.




Описание измерительных установок и метода измерения


Спектры поглощения получены по двухлучевой методике на автоматическом спектрометре, сконструированном на базе монохроматора МДР?2.


Схема установки


Спектрометр предназначен для получения спектров поглощения. Спектральный диапазон измерений от 2000 до 11000 ?. Максимальное разрешение 20 см-1. Динамический диапазон измеряемой оптической плотности от 0 до 3. Световой поток от источника света конденсором направляется на образец. Затем изображение образца с помощью линзы фокусируется на верхнюю половинку щели монохроматора. Перед щелью расположен обтюратор, колеблющийся с частотой напряжения, подаваемого от звукового генератора ЗГ. Колеблющийся обтюратор попеременно открывает верхнюю и нижнюю части щели монохроматора. Световой поток, прошедший через образец, попадает на верхнюю половину щели. Его интенсивность:


I=I0·10-?l


где I0 – интенсивность светового потока, прошедшего через нижнюю часть щели монохроматора мимо образца; ?коэффициент поглощения образца, lтолщина образца.

Из монохроматора световые потоки I0 и I попадают в фотоэлектронный умножитель, который преобразует их в фототоки. Логарифмический усилитель преобразует фототоки в напряжения, пропорциональные логарифмам потоков I0 и I. В результате переменное напряжение на выходе логарифматора:


?U ~ l g I 0 – l g I = l g = ? l


оказывается пропорциональным коэффициенту поглощения образца и его оптической плотности.


Устройство спектрометра

Источником света служит лампа КГМ 12x100. Подаваемое на лампу напряжение контролируется вольтметром. Ширины щелей монохроматора ДМР?4 регулируются встроенными микрометрическими винтами. Монохроматор имеет также насадку, которая делит входную щель на два открытых участка по вертикали. Размеры их могут плавно изменяться. Перед щелью монохроматора может помещаться светофильтр. На барабане монохроматора нанесена шкала от 0 до 350 делений, которая составляет один поддиапазон. Барабан приводится в движение шаговым двигателем или синхронным двигателем. Диапазон измерений монохроматора разбит на четыре поддиапазона. По специальной таблице можно перевести каждую шкалу в ? или см-1.

Фотоприемником служит ФЭУ?62, синхронизированный звуковым генератором ЗГ. Для смещения начала отсчета коэффициента поглощения блок имитатора создает сигнал, аналогичный сигналу от логарифматора. Напряжение с выхода логарифматора регистрируется либо на самописце, либо в АЦП ЭВМ.

Важным преимуществом данного спектрометра является то, что благодаря усилению можно исследовать очень слабые линии поглощения, которые не регистрируются обычным способом.

Блок включает в себя две термопары Т1 и Т2. С помощью регулятора ПИТ?3 и термопары Т1 осуществляется регулирование температуры в криостате. С помощью термопары Т2, соединенной с микровольтметром, осуществляется контроль температуры.

К ПИТ?3 подключена печка, которая находится в дюаре с азотом. Регулятор температуры ПИТ?3 изменяет напряжение на печке и тем самым скорость испарения азота таким образом, чтобы поддерживать ЭДС термопары Т1 постоянной и равной величине, установленной на передней панели ПИТ?3



Описание установки для измерения МКД


Рис. 1. Оптическая схема измерения

1 – входная щель монохроматора

2 – поляризатор

3 – пьезомодулятор

4 – линза

5 – образец

6 – проточный криостат

7 – электромагнит

8 – деполяризатор

9 – конденсор

10 – источник света

11 – регулируемая фазовая пластинка

12 – поляризатор


Принцип действия

Плоскость поляризации поляризатора 2 выставляется под углом 45 град. к главным осям модулятора 3. Для этого перед модулятором ставится дополнительный поляризатор 12 в положение наименьшего пропускания света при выключенном модуляторе. Затем, при включённом модуляторе, вращением поляризаторов 2 и 12 снова находится положение наименьшего пропускания света. При этом поляризации поляризаторов будут параллельны к главным осям модулятора. Теперь поляризатор 2 поворачивают на 45 град. Ориентация жёстко связанного комплекса модулятор 3 – поляризатор 2 относительно входной щели монохроматора 1 в принципе не важна, но стоит установить её так, чтобы реакция ФЭУ к постоянному световому потоку при убранном поляризаторе 12 была максимальна.

Конденсор 9 концентрирует свет на образце. Для измерений наилучшим является параллельный пучок, но тогда мала освещённость образца и велики шумы при измерении. Приходится выбирать оптимум. Линза 4 фокусирует изображение образца на входную щель 1. Пара элементов – поляризатор 2 и модулятор 3 устанавливают пропускание света, поляризованного направо или налево, так что модулируется световой поток в соответствии с круговым дихроизмом образца.


Результаты измерений и их обсуждение


В предлагаемой работе исследованы температурные зависимости спектров поглощения и магнитного кругового дихроизма f-f перехода 6H15/2? 6 в ионе Dy3+ в оксидном стекле: Dy2O3-La2O3-Al2O3-B2O3-SiO2-GeO2, где массовая концентрация Dy2O3 составляет 43.3%. Спектр поглощения стекла в инфракрасной области при комнатной температуре показан на рис. 1.

Магнитооптические свойства переходов в состояния 6F5/2 и 6 были изучены ранее. На основании температурных зависимостей спектров поглощения и МКД получена температурная зависимость интегральной парамагнитной магнитооптической активности перехода, представленная на рис. 3.

Ван Флек и Хебб показали, что парамагнитная МОА пропорциональна парамагнитной восприимчивости: a=K?. Однако коэффициент пропорциональности K зависит не только от типа иона и длины волны наблюдения, но и от свойства электронного перехода, ответственного за наблюдаемый магнитооптический эффект. Эксперименты подтверждают, что температурные зависимости этих величин действительно совпадают, когда измеряется эффект Фарадея, обусловленный сильными переходами, т.е., МОА возрастает по абсолютной величине при понижении температуры и подчиняется закону Кюри или Кюри-Вейсса. Подчиняется закону Кюри-Вейсса и МОА f-f переходов в том же стекле, которые были изучены в. Однако полученный в данной работе результат показывает, что в случае запрещённых по чётности f-f переходов возможно существенное различие температурных зависимостей МОА и парамагнитной восприимчивости.

Интегральная парамагнитная МОА перехода между J?мультиплетами, когда она подчиняется закону Кюри, может быть записана в виде:



Здесь k и ?k – коэффициент поглощения и МКД, соответственно, относящиеся к полосе поглощения J1 ? J2, H – магнитное поле, T – температура, A – константа, характеризующая МОА конкретного перехода. Как интенсивность, так и МОА запрещённых по чётности f-f переходов обязаны разрешённым переходам между состояниями противоположной чётности, которые примешиваются к 4f состояниям нецентросимметричной компонентой кристаллического поля, как статического, так и связанного с колебаниями решётки. Парамагнитная МОА разрешённых переходов между J мультиплетами равна:


для перехода J ?: A = – g / 2,

для перехода J ? J: A = – g/2,

для перехода J ?: A = + g J / 2,


где g – фактор Ланде исходного состояния. Для разрешённых переходов МОА, описываемые соотношениями, вполне однозначны. Для f-f переходов эти величины дают только максимально возможные МОА, так как, прежде всего, несколько примесей к 4f состояниям может иметь место. Кроме того, имеются существенные различия между магнитооптическими свойствами ионов с целыми и полуцелыми полными моментами. Ион Dy3+ имеет полуцелый момент. Состояния с полуцелыми моментами, по крайней мере, дважды вырождены в любом КП и имеют магнитный момент. Следовательно, зависящий от температуры МКД должен существовать.

Состояния, примешанные к 4f состояниям, должны также обеспечивать разрешение по полному моменту согласно правилу отбора: , где Ji – полный момент исходного состояния, а - примеси к конечному состоянию. Таким образом, разрешение f-f переходов из основного состояния J=15/2 может быть обеспечено примесью состояний с J=13/2, J=15/2 и J=17/2 к возбуждённому 4f состоянию. С помощью находим, что МОА переходов в упомянутые состояния: A= -5.66, -0.66 и +5, соответственно, при g=4/3. Из экспериментальных данных при T=293 K, когда наиболее равномерно заселены компоненты расщепления основного состояния в КП, находим: Aexp= -0.78. Сравнивая эту величину с теоретически возможными, приходим к выводу, что в разрешении перехода могут принимать участие одновременно все перечисленные выше примеси к возбуждённому состоянию.




Заключение


Таким образом, парамагнитная МОА исследованного f-f перехода состоит из нескольких вкладов различной величины и знака. Соотношение вкладов зависит от заселенности компонент расщепления основного состояния кристаллическим полем, что приводит к дополнительной зависимости интегральной МОА от температуры, которая в данном веществе и для данного перехода оказывается принципиально отличной от закона Кюри-Вейсса.




Литература


  1. S. Tanabe. J. Non-Cryst. Solids 259, 1.

  2. Y. Guimond, J.L. Adam, A.M. Jurdyc, J. Mugnier, B. Jacquier, X.H. Zhang. Optical Materials 12, 467.

  3. I.S. Edelman, A.V. Malakhovskii, A.M. Potseluyko, T.V. Zarubina, A.V. Zamkov. J. Non-Cryst. Solids 306, 120.

  4. K. Binnemans, R. Van Deun, C. G?rller-Walrand, J.L. Adam. J. Non-Cryst. Solids 238, 11.

  5. P. Babu, C.K. Jayasankar. Optical materials 15, 65.

  6. M. Jayasimhadri, D.V.R. Moorthy, R.V.S.S.N. Ravi Kumar. J. Alloys and Comp. 408–412, 724.

  7. S.J. Collocott and K.N.R. Taylor. J. Phys. C: Solid State Phys. 11, 2885.

  8. S.J. Collocott and K.N.R. Taylor. J. Phys. C: Solid State Phys. 12 1767.

  9. U.V. Valiev, A.A. Klochkov, A.S. Moskvin and P. Shiroki. Opt. Spectrosc. 69, 68.

  10. A.A. Klochkov, U.V. Valiev and A.S. Moskvin. Phys. Stat. Sol. 167, 337.

  11. K. Binnemans, C. Gorller-Walrand, J. Lucas, N. Duhamel and J.L. Adam. J. Alloys Compounds 225, 80.

  12. K. Binnemans, D. Verboven, C. Gorller-Walrand, J. Lucas, N. Duhamel and J.L. Adam. J. Non-Cryst. Solids 204, 178.

  13. K. Binnemans, D. Verboven, C. Gorller-Walrand, J. Lucas, N. Duhamel-Henry, J.L. Adam. J. Alloys Compounds 250, 321.

  14. В.А. Исаченко, А.Л. Сухачев. Вестник КрасГУ 4, 68.

  15. J.H. Van Vleck, M.H. Hebb, Phys. Rev., 1934.-V.46. – P.17.

  16. А.В. Малаховский, В.А. Исаченко, А.Л. Сухачев, А.М. Поцелуйко, В.Н. Заблуда, Т.В. Зарубина, И.С. Эдельман. ФТТ, 2007.-Т.49. – №4.-С. 667.

1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Тренер сборной России Фабио Капелло - самая страшная санкция Евросоюза против России.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Аномальное температурное поведение магнитного кругового дихроизма в оксидном стекле с диспрозием", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru