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

47264. Электроснабжение нового микрорайона города с реконструкцией существующей электрической сети 6.09 MB
  Значения расчетных электрических нагрузок жилых домов зависит от количества квартир, типа энергоносителя для приготовления пищи и количества и номинальной мощности двигателей лифтовых установок.
47265. Электроснабжение жилого района города 1.21 MB
  Проверка выбранных сечений жил кабелей 380 В по допустимым потерям напряжения. Проверка кабелей 10 кВ по потерям напряжения. КАЧЕСТВО НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКАХ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ. Оценка обеспечение качества напряжения по его отклонениям от номинального.
47268. Разработка модуля добавления и редактирования алгоритмов в системе тестирования учащихся на понимание алгоритмов «СТУПА» 2.81 MB
  Учебный процесс с использованием компьютерных технологий может быть представлен как моделирование учебной деятельности при которой компьютер выполняет ряд функций преподавателя в частности организацию диалога в виде сценария – алгоритма управления учебной и познавательной деятельностью обучаемого. Технический аспект связан в первую очередь с проблемой реализации планируемого контроля знаний с выбором подходящего алгоритма для оценки контрольных работ. К техническим аспектам относятся: формирование набора контрольных заданий на основе...
47270. Автоматизация рабочего места специалиста отдела контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на предприятии (на примере ЗАО «Каучук» г. Стерлитамак) 3.53 MB
  Основы проектирования базы данных. Проектирование баз данных. Структура всего отчета на основе исходных данных. Для оперативного управления информацией необходимо создание базы данных позволяющей вести точный полный учет заказчиков исполнителей сырья и материалов объема выполненных работ.
47271. Разработка системы электроснабжения новой застройки района крупного города от сети 110 кВ 3.06 MB
  Основные показатели системы электроснабжения города определяются местными условиями: размерами города, наличием источников питания, характеристиками потребителей и т.д. Для принятия той или иной системы построения электрической сети необходимо учитывать мощность и число потребителей,
47272. История государства и права зарубежных стран 299.01 KB
  История государства и права зарубежных стран является историко- правовой наукой по своему научному содержанию и задачам она одновременно относится и к исторической науке и к правоведению. В зависимости от того на познание какого социального объекта направлено ее внимание