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

32553. Устройства обработки информации 19.92 KB
  – Рычажный контактный узел с шарнирным закреплением работающий с эффектом притирания и перекатывания контактов что способствует их лучшему самоочищению и уменьшению переходного сопротивления поэтому они часто используются в мощных коммутационных устройствах например контакторах. – Жидкометаллические контакты основными достоинствами которых являются малое переходное сопротивление отсутствие необходимости в контактном нажатии отсутствие эффектов пригорания и залипания контактов возможность работы при высоком давлении температуре...
32554. Реле времени (таймеры) 13.93 KB
  По способу задержки виду замедлителя: электромагнитное замедление до 10 сек; – механическое замедление: пневматические и моторные от 3 до 30 мин; – электронное замедление: конденсаторные и счётноимпульсные десятки сек; – программнореализуемые любые задержки времени. При работе систем защиты и автоматики часто требуется создать выдержки времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов а также при возникновении необходимости производить операции в определённой временной последовательности автоматическое...
32555. Электромагнитные реле времени 190.42 KB
  Реле времени с электромагнитным замедлением При отключении обмотки реле 1 рис. В результате магнитный поток в сердечнике реле убывает медленно якорь 5 остается в притянутом положении и контакты реле 4 размыкаются с выдержкой времени в несколько секунд. Такие реле времени не отличаются стабильностью но находят широкое применение благодаря простоте и дешевизне.
32556. Реле времени КТ 88.94 KB
  28 приведен пример использования реле времени КТ в схеме управления циклом движения суппорта которая обеспечивает его рабочий ход р. задержку времени на концевике SQ2 и холостой ход х. Рабочий ход суппорта обеспечивается контактором КМ1 холостой ход – контактором КМ2 а выдержка времени выстоя – реле временем КТ.
32557. Современные технические устройства переработки информации 15.07 KB
  Примерами таких типовых устройств могут служить: – Триггеры элементарные ячейки памяти предназначенные для хранения одного бита информации логического 0 или 1; – Счетчики – устройства для выполнения функций счета и задержек времени; – Преобразователи кодов устройство для автоматического изменения по заданному алгоритму соответствия между входными и выходными кодами без изменения их смыслового содержания другими словами это схемы для перевода одного многоразрядного кода в другой; – Регистры устройства для приёма хранения и...
32558. Промышленные программируемые логические контроллеры (ПЛК) 15.9 KB
  Они впервые появились в конце шестидесятых годов в автомобильной промышленности США в результате слияния трех направлений техники: – Релейноконтактная и бесконтактная электроавтоматика основа ПЛК; – Цикловое программное управление принцип управления ПЛК; – Микропроцессорная техника элементная база ПЛК. Первоначально производством ПЛК занимались компьютерные фирмы DEC Modicon Entrekin Computers но позже к их разработке подключились и электротехнические фирмы Generl Elektric llen Brdley ISSC которые выпускали...
32559. Контроллеры на базе персональных компьютеров (ПК) 23.67 KB
  Контроллеры на базе персональных компьютеров ПК Это направление существенно развилось в последнее время что объясняется в первую очередь следующими причинами: – повышением надежности ПК особенно в промышленном исполнении; – использовании открытой архитектуры например IBMсовместимых ПК; – легкости подключения любых блоков ввода вывода модулей УСО; – возможностью использования широкой номенклатуры наработанного программного обеспечения операционных систем реального времени баз данных пакетов прикладных программ контроля и...
32560. Моноблочные и модульные контроллеры 57.67 KB
  Функционально-конструктивную схему модульного ПЛК рассмотрим на примере контроллера SIMTIC S7300 фирмы Siemens рис. Конструкция модульного ПЛК На профильной рейке ПР размещаются: центральный модуль ЦМ который всегда присутствует в ПЛК справа от него с помощью шинных соединителей ШС – до восьми периферийных модулей ПМ а слева – внешний источник питания Внеш. Формирование внутренней шины ПЛК производится с помощью ШС. В качестве основных периферийных модулей ОПМ в ПЛК всегда присутствуют сигнальные модули ввода выводы...
32561. Общая организация и архитектура модульного ПЛК SIMATIC S7-300 117.33 KB
  Архитектура модульного ПЛК Модули ПЛК объединены внутренней шиной по которой и передается вся информация между ними. В минимальной конфигурации ПЛК обязательно имеет ЦМ и хотя бы один из ОПМ для связи с ОУ. Система вводавывода ПЛК может включать в свой состав две части.