
【化】 Stokes line
【化】 stokes
clue; line; string; stringy; thread; tie; verge; wire
【医】 line; line Of occlusion; linea; lineae; lineae poplitea; mito-; nemato-
soleal line; strand; thread
【经】 line
斯托克斯线(Stokes line)是光谱学中与分子振动能级跃迁相关的特征谱线,由英国物理学家乔治·斯托克斯(George G. Stokes)于1852年首次在荧光现象研究中提出。其核心机制为:当物质受激发光时,部分光子与分子发生非弹性碰撞,导致光子能量减少,对应的散射光波长长于入射光(即频率降低),形成红移谱线。
在拉曼光谱学中,斯托克斯线被定义为低频侧的散射峰,与反斯托克斯线(高频侧)共同构成分子振动模式的特征标识。这种现象的数学表达式为: $$ Delta u = u{text{入射}} - u{text{散射}} $$ 其中$Delta u>0$时对应斯托克斯线。
该术语在跨学科领域具有重要应用价值:
权威文献来源包括《大英百科全书》光学条目、美国国家标准与技术研究院(NIST)光谱数据库,以及《物理评论快报》关于量子散射理论的实验研究论文。
斯托克斯线是拉曼散射现象中的核心概念,其定义和特性可通过以下要点解析:
1. 基本定义 斯托克斯线指散射光中频率低于入射光的谱线,对应频率为$ u_0-Delta u$,通常位于瑞利散射线(入射光频率$ u_0$)的低频侧。与之对应的高频侧谱线称为反斯托克斯线($ u_0+Delta u$)。二者的命名源于能量交换方向:斯托克斯线对应分子吸收光子能量后跃迁到更高能级的状态。
2. 物理机制 当光子与分子发生非弹性碰撞时,若分子吸收部分能量跃迁至高能态,散射光子损失能量导致频率降低,形成斯托克斯线;反之当分子从激发态跃迁释放能量时,散射光子获得能量形成反斯托克斯线。这种现象直接反映了分子振动/转动能级间的能量差$Delta u$。
3. 观测特征 • 斯托克斯线强度通常显著高于反斯托克斯线,因常温下分子多处于基态 • 每对谱线对应特定能级差,可作为物质结构的"指纹"特征 • 与瑞利散射不同,拉曼散射谱线具有明显的频移特性
4. 应用价值 自1928年拉曼实验发现该现象后,斯托克斯线分析成为重要的光谱学手段,广泛应用于:
术语对比表 | 特征| 斯托克斯线 | 反斯托克斯线| |------------|------------------|-----------------| | 频率关系| $ u_0-Delta u$ | $ u_0+Delta u$ | | 能量转移方向 | 光子→分子| 分子→光子 | | 常见强度| 较强 | 较弱| | 温度依赖性| 低 | 高(需激发态)|
该现象的理论预言最早由Smekal(1923年)提出,后经拉曼实验证实,布拉瑟克完善了相关理论框架。
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