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

46345. Разработка привода цепного конвейера 986.97 KB
  Требуемая частота вращения вала электродвигателя где общее передаточное число кинематических пар изделия: где предварительное значение передаточного числа планетарного механизма u56’ – предварительное значение передаточного числа цепной передачи. Частоту вращения приводного вала вычисляем по формуле: об мин об мин Подбираем электродвигатель мощнстью 15 кВт и синхронной частотой вращения 750 об мин по табл. Определим чатоты вращения валов:...
46346. История автомобилестроения 207 KB
  В конце XIX столетия развитие автомобилестроения двигалось медленно и неповоротливо: с современным его роднил разве что двигатель внутреннего сгорания. Однако в 1914 году, с началом первой мировой войны, — спустя всего 29 лет с момента появления первой незатейливой модели Бенца
46347. Расчет погружного насоса 362.03 KB
  Анализ и оценка опасностей при выполнении работ связанных с обслуживанием скважин оборудованных УЭЦН. Для надежной работы насоса требуется его правильный подбор к данной скважине. При работе скважины постоянно меняются параметры плата призабойной зоны пласта свойства отбираемой жидкости: содержание воды количество попутного газа количество механических примесей и как следствие отсюда идет не доотбор жидкости или работа насоса...
46349. Деятельность предприятий в секторах рынка на примере ОАО Тирасполь-ТрансГаз-Приднестровье 203 KB
  Любое общество для удовлетворения многообразных потребностей человека сталкивается с извечной фундаментальной проблемой - проблемой адекватного, рационального использования ограниченных, редких ресурсов. Соответственно обществу приходится делать выбор
46350. Проектування механоскладального цеху укрупненим методом 386.66 KB
  крупнений розрахунок технологічних параметрів цеху Підготовка вихідних даних Режим роботи цеху та фонди часу Тип виробництва та форми організації робіт Склад цеху Розрахунок загальної кількості технологічного устаткування робочих місць та площі цеху Укрупнений розрахунок чисельності працюючих в цеху Проектування складської системи Транспортна система Проектування системи інструментального забезпечення Проектування системи ремонтного і технічного обслуговування...
46352. Проектирование системы водоснабжения и водоотведения жилого здания квартирного типа 242 KB
  Подключение к сети городского водопровода выполнено в водопроводном колодце В11 с установкой запорной арматуры задвижек. Отвод сточных вод от здания осуществляется самотеком в дворовую сеть канализации и затем в приемный колодец городской канализационной сети КК6. Диаметр трубы наружной сети водопровода 150 мм уличной сети канализации – 300 мм. Водоснабжение здания запроектировано от существующей городской водопроводной сети.