МАНДЕЛЬШТАМА - БРИЛЛЮЭНА РАССЕЯНИЕ


МАНДЕЛЬШТАМА - БРИЛЛЮЭНА РАССЕЯНИЕ
МАНДЕЛЬШТАМА - БРИЛЛЮЭНА РАССЕЯНИЕ

(МБР) - рассеяние света на адиабатич. флуктуациях плотности конденсиров. сред, сопровождающееся изменением частоты. В спектре МБР монохроматич. света наблюдаются дискретные, расположенные симметрично относительно частоты возбуждающего света спектральные компоненты, называемые компонентами Мандельштама - Бриллюэна или компонентами тонкой структуры линии Рэлея. Рассеяние предсказано Л. И. Мандельштамом (1918-26) и Л. H. Бриллюэном (L. N. Bril-louin, 1922); обнаружено при рассеянии в кристалле кварца и в жидкости E. Ф. Гроссом (1930) и впоследствии им же подробно исследовано.

Адиабатич. флуктуации плотности можно представить как результат интерференции распространяющихся в среде по всевозможным направлениям упругих волн разл. частоты со случайными фазами и амплитудами (т. н. дебаевских волн, к-рые рассматриваются в Дебая законе теплоёмкости). Плоская световая волна, распространяющаяся в такой среде, дифрагирует (рассеивается) во всех направлениях на этих упругих волнах, модулирующих диэлектрич. проницаемость среды. Каждая из упругих волн создаёт пери-одич. решётку, на к-рой и происходит дифракция света аналогично дифракции света на ультразвуке. Максимум интенсивности света, рассеянного на упругой волне с длиной волны 3008-101.jpg наблюдается в направлении 3008-102.jpg (рис.), отвечающем Брэгга- Вульфа условию

3008-103.jpg

где n- показатель преломления,3008-105.jpg- длина волны света в вакууме. Поскольку каждой упругой волне, распространяющейся в нек-ром направлении со скоростью v, соответствует волна той же частоты, бегущая навстречу, можно считать, что в среде имеются стоячие упругие волны, временное изменение плотности в к-рых с частотой 3008-106.jpg вызывает модуляцию рассеянного света.


3008-104.jpg

Следовательно, в рассеянном свете появятся дискретные компоненты с частотой 3008-107.jpg (стоксова

и антистоксова), где 3008-108.jpg Условие (1) приводит к выражению для относит, изменения частоты света, рассеянного в 3008-109.jpgнаправлении 3008-110.jpg:

где с - скорость света в вакууме. Рассмотрение отражения света от бегущих упругих волн в направлении, соответствующем условию (1), приводит к такому же результату. Изменение частоты в этом случае обусловлено Доплера эффектом. Ширина компонент Мандельштама - Бриллюэна 3008-111.jpgопределяется коэф. затухания 3008-112.jpg упругих волн 3008-113.jpg

Поскольку обычно 3008-114.jpg смещение частоты при МБР относительно невелико:3008-115.jpg 10-6. Такие величины измеряются интерферометрия, методами, напр, интерферометром Фабри- Перо. Существенным и хорошо наблюдаемым оказывается МБР видимого света (3008-116.jpgГц) на гиперзвуке(3008-117.jpg-1010 Гц). В жидкостях наблюдаются 2 компоненты Мандельштама - Бриллюэна, в твёрдом аморфном теле - 4 компоненты, 2 из к-рых вызваны продольными и 2 - поперечными гиперзвуковыми волнами при 3008-118.jpg отличном от нуля. В кристалле в общем случае вследствие анизотропии скоростей распространения гиперзвука (3 различные скорости для каждого направления) и анизотропии распространения возбуждающего и рассеянного света (4 возможные комбинации для состояний поляризации падающего и рассеянного света) должно наблюдаться 24 компоненты Мандельштама - Бриллюэна. Кроме того, во всех случаях наблюдается также несмещённая по частоте центр, комионен-та тонкой структуры, вызванная рассеянием на изо-барич. флуктуациях энтропии (см. Рассеяние света).

При обычных (нелазерных) источниках света световая волна не влияет на состояние среды и вызывающие рассеяние упругие волны обусловлены только тепловым движением молекул. Такое рассеяние света наз. тепловым. Когда интенсивность световой волны достаточно велика (напряжённость электрич. поля волны ~106 - 108 В/см сравнима с внутриатомным полем), развивается процесс вынужденного рассеяния Мандельштама - Бриллюэна. В этом случае бегущая интерференц. картина электрич. полей возбуждающей и рассеянной световых волн усиливает те упругие волны, к-рые вызвали первоначальное тепловое рассеяние. Механизм усиления обусловлен силами электрострикции, втягивающими вещество в места с большим локальным значением напряжённости электрич. поля и усиливающими таким образом упругие волны. Рост амплитуды упругих волн приводит к соответствующему увеличению эффективности рассеяния, а это в свою очередь усиливает упругие волны. В результате интенсивность рассеянной волны нелинейно возрастает по мере распространения в среде. В процессе вынужденного МБР возникает интенсивный гиперзвук, верх, граница частоты к-рого ~105 МГц для твёрдого тела и ~103-104 МГц для жидкости.

Исследование МБР позволяет получать ценную информацию о свойствах рассеивающей среды. Практич. ценность явления вынужденного МБР связана с возможностью управлять с его помощью параметрами лазерного излучения и в первую очередь с возможностью осуществлять обращение волнового фронта.

Лит.: Фабелинский И. Л., Молекулярное рассеяние света, M., 1965; Старунов В. С.,Фабелинский И. Л., Вынужденное рассеяние Мандельштама - Бриллюэна, "УФН", 1969, т. 98, с. 441. О. П. Заскалько.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "МАНДЕЛЬШТАМА - БРИЛЛЮЭНА РАССЕЯНИЕ" в других словарях:

  • РАССЕЯНИЕ СВЕТА — преобразование света веществом, сопровождающееся изменениями направления его распространения, поляризации света и частоты (или без её изменения т. н. рассеяние Рэлея; этим видом Р. с. определяется голубой цвет неба днём и красный на закате и… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • комбинационное рассеяние оптического излучения — эффект Рамана Мандельштама Ландсберга Рассеяние оптического излучения кристаллами, жидкостями и газами, сопровождающееся заметным изменением частоты излучения, равным частотам собственных колебаний частиц в молекулах, ионах или атомах среды.… …   Справочник технического переводчика

  • ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ РАССЕЯНИЕ — света неупругое рассеяние света в однородной нелинейной среде, параметры к рой(диэлектрич. проницаемость) модулируются световой волной. П. р. характеризуетсяслед. особенностями: а) широким непрерывным спектром рассеянного излучения …   Физическая энциклопедия

  • Комбинационное рассеяние оптического излучения — 17. Комбинационное рассеяние оптического излучения Эффект Рамана Мандельштама Ландсберга Рассеяние оптического излучения кристаллами, жидкостями и газами, сопровождающееся заметным изменением частоты излучения, равным частотам собственных… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 24453-80: Измерения параметров и характеристик лазерного излучения. Термины, определения и буквенные обозначения величин — Терминология ГОСТ 24453 80: Измерения параметров и характеристик лазерного излучения. Термины, определения и буквенные обозначения величин оригинал документа: 121. Абсолютная спектральная характеристика чувствительности средства измерений… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ВОЗБУЖДЕНИЕ АТОМА И МОЛЕКУЛЫ — квантовый переход атома или молекулы с более низкого (напр., основного) уровня энергии на более высокий при поглощении ими фотонов (фотовозбуждение) или при столкновениях с электронами и др. частицами (возбуждение ударом). Под действием света… …   Физическая энциклопедия

  • ДИСПЕРСИИ ЗАКОН — 1) зависимость частоты со волны от её волнового вектора k (см. ДИСПЕРСИЯ ВОЛН). 2) В квант. теории твёрдого тела Д. з. зависимость энергии ? квазичастицы от её квазиимпульса р: ?=?(р). Периодич. строение кристаллов приводит к тому, что ?(р)… …   Физическая энциклопедия

  • Мандельштам, Леонид Исаакович — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Мандельштам. Леонид Исаакович Мандельштам …   Википедия

  • РАМАН Чандрасекхара Венката — (Raman, Chandrasekhara Venkata) (1888 1970), индийский физик, удостоенный Нобелевской премии по физике 1930 за открытие комбинационного рассеяния света (эффект Рамана). Родился в Тируччираппалли 7 ноября 1888. Окончил Президентский колледж в… …   Энциклопедия Кольера

  • Ахиезер, Александр Ильич — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Ахиезер. Александр Ильич Ахиезер …   Википедия

  • Гинзбург, Виталий Лазаревич — [р. 21 сент. (4 окт.) 1916] сов. физик, чл. корр. АН СССР (с 1953). Чл. КПСС с 1944. Окончил в 1938 Моск. ун т. С 1940 работает в Физич. ин те АН СССР. С 1945 проф. Горьков. ун та. Осн. труды Г. посвящены теории распространения радиоволн в… …   Большая биографическая энциклопедия