20244

Спектральний склад розсіяного світла в газах. Ефект Мандельштама-Брілюена

Доклад

Физика

Спектральний склад розсіяного світла в газах. Розсіяння світла це зміна якоїсь характеристики потоку оптичного випромінювання світла при його взаємодії з речовиною. Цими характеристиками можуть бути просторовий розподіл інтенсивності частотний спектр поляризація світла. Фізична причина розсіяння світла в чистій речовині полягає в тому що в силу статистичної природи теплового руху молекул середовища в ньому виникають флуктуації густини.

Украинкский

2013-07-25

85 KB

1 чел.

28. Спектральний склад розсіяного світла в газах. Ефект Мандельштама-Брілюена.

Розсіяння світла – це зміна якоїсь характеристики потоку оптичного випромінювання (світла) при його взаємодії  з речовиною. Цими характеристиками можуть бути просторовий розподіл інтенсивності, частотний спектр, поляризація світла.

Фізична причина розсіяння світла в чистій речовині полягає в тому, що в силу статистичної природи теплового руху молекул середовища в ньому виникають флуктуації густини. Вони, в свою чергу ведуть до флуктуації показника заломлення  або флуктуації діелектричної проникності , а ці останні і являють собою оптичну неоднорідність:

- останнім нехтуємо, а

Звідси видно, що існує два типи флуктуації густини: адіабатична та ізобарична. Зміни  оптичних неоднорідностей приведуть до зміни амплітуди і фази розсіяння світлазміна спектрального складу початкового світлового випромінювання.

*Спектральний склад розсіяного світла в газах. 

Будемо розглядати молекулу, що рухається: 

- проекція швидкості на напрям  . Коли ми спрямовуємо світло чи звук на рухомий предмет, то має місце ефект Доплера: частота при цьому змінюється: 

         (1)

с- швидкість світла.

Помістимо в точку спостереження кілька молекул – у них різні швидкості  розподіл по швидкостям:  (2)     

З (1) :  в (2) : . Тобто ми мали розподіл по швидкостям, а тепер розподіл по зміні частоти.

.

Нехай  - уширення по половині висоти:

                            .                      (3)

                                   .                                   (4)

Висновки з (4): уширення зростає при зростанні T.

*Спектральний склад розсіяного світла в кристалах . Ефект Мандельштама-Брілюена.

Розсіяння Мандельштама-Брілюена – розсіяння оптичного випромінювання конденсованими середовищами (твердими тілами, рідинами) в результаті його взаємодії  з пружними коливаннями цих середовищ. Розсіяння М.-Б. супроводжується зміною частот, що характеризують випромінювання. Сильна взаємодія між частинками в конденсованому середовищі приводить до розповсюдження в усіх напрямках в середов. хвиль різних частот. Їх накладання одна на одну приводить до появи флуктуацій густини, на яких розсіюється світло. Але розсіяння М.-Б. показує , що розсіяння відбув. і на самих пружних хвиль. В кристалах ці хвилі біжуть одна на одну – утворюються стоячі хвилі (хвилі Дебая), тобто утворюється періодична гратка, на якій відбув. диф-ракція світла.

 -  довжина Дебаївської хвилі в кристалі. Умова Вульфа – Брега : , де - довжина хвилі в середовищі. - для гармонійної синусоїдальної гратки. Оскільки гратка – рухома, то має ефект Доплера: , - шв. хвиль Дебая в середов. , ,  - бо хвилі в середовищі мож. рухатися в двох напрямках.

Фактично в твердому тілі:   

      

В рідинах, на відміну від твердих тіл, спостерігаються три піка. Ландау пояснив це наявністю флуктуацій двох типів:

  1.  адіабатичний (флукт. тиску) – виник внаслідок розповсюдження хвиль (Дебая або звуку) – призводять до наявності двох піків в спектрі (і в рідинах, і в твердих тілах). Ці флуктуації швидко з’являються і швидко дисипують.

  1.  ізобаричні (флукт. ентропії) – наявність центрального піку в рідинах, повязані з неупорядкованістю в структурі рідини. В твердому тілі їх немає, бо там – порядок.  Вони повільно виникають і повільно розсасуються.

Так можна пояснити наявність триплету ( адіабатичні та ізобаричні флуктуації )в спектрі розсіяного світла рідинами та аморфними тілами і дублету ( адіабатичні флуктуації) при розсіянні на кристалах (дублет Мандельштама-Брілюена).

 


α

θ

розсіяння

ν,λ

l

Λ

Розсіяне світло

Падаюче

світло

    Пускаємо    Отримаємо

Направили   Отримали


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60915. Основи САПР 4.18 MB
  Мета дисципліни є ознайомлення з загальними принципами проектування, класифікацією сучасних систем автоматизованого проектування та навчання студентів принципам побудови, функціонування та особливостям роботи з програмними засобами розробки електротехнічних пристроїв і електромеханічних систем.