ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Гиперзвук. Рассеяние света на упругих тепловых волнах из "Звуковые и ультразвуковые волны Издание 3 " Изучение гиперзвуковых волн и их распространения в различных телах, в особенности в твердых телах и в жидкостях (в газах гиперзвук слишком быстро затухает, а имеет смысл говорить о звуке, когда длина волны X больше длины среднего свободного пробега молекул) представляет очень большой интерес. Это изучение может дать много полезных сведений для молекулярной теории, сведений, интересных для уточнения теории состояния этих тел. Это изучение также оказывается важным для объяснения целого ряда оптических явлений, возникающих при прохождении света через прозрачные тела. Наконец, это изучение представляет интерес с акустической точки зрения оно может ответить на вопросы об основных особенностях распространения упругих волн самых высоких частот звукового спектра. [c.299] В настоящее время имеется только один-единственный метод изучения распространения гиперзвука в жидкостях — это оптический метод, основанный на изучении рассеянного света. Для того чтобы получить хотя бы общее представление об этом методе и о физическом процессе взаимодействия света и упругих волн, необходимо сначала кратко остановиться на рассеянии света. [c.299] В физической оптике, кроме когерентного макрорассеяния, имеется еще микрорассеяние или, как его называют, молекулярное рассеяние, играющее громадную роль в исследовании вещества. Такое рассеяние происходит из-за изменения движения молекул или группы молекул. Это изменение движения приводит к образованию вторичных источников света, излучение которых, вообще говоря, незначительно и может происходить с направлениями и частотами, не совпадающими с направлениями и частотами основной волны. [c.300] например, небо над нами имеет голубой цвет благодаря рассеянию света на флюктуациях плотности в атмосфере. Согласно известной формуле Рэлея для интенсивности рассеянного света, эта интенсивность пропорциональна четвертой степени частоты падающего света. Поэтому более высокие частоты, присутствующие в спектре солнечного света, рассеиваются сильнее, придавая небу голубой оттенок. Когда же свет проходит большую толщу атмосферы, например при закате Солнца, мы наблюдаем красные и пурпурные цветовые тона. Это явление объясняется тем, что при косых лучах высокие частоты (голубые тона) поглощаются в большой толще низких слоев атмосферы, вследствие чего в проходящем свете оказываются преобладающими более низкие световые частоты. [c.300] Рэлеевское рассеяние происходит без существенного изменения частоты и не связано с каким-либо изменением внутреннего состояния молекул. Именно это рассеяние и будет нас далее интересовать. [c.300] При этом, поскольку пространственные решетки, образованные упругими волнами, пульсирующие с частотой дебаевской волны Q, — то появляющиеся, то исчезающие (в рассматриваемом случае стоячих волн), кроме рассеяния они вызывают вместе с тем его модуляцию. Эта модуляция проявляется как расщепление спектральной линии падаю. [c.301] Сложный состав спектра рэлеевского рассеяния зависит, таким образом, от поведения тепловых флюктуаций во времени (возникновение их и рассасывание), поэтому изучая этот спектр, оказывается возможным судить о кинетике флюктуационных процессов. [c.303] Осветим исследуемую жидкость синей линией ртутного спектра, для которой длина световой волны X = 4358 А. Если жидкость имеет коэффициент преломления п = , Ъ и скорость звуковых волн в ней о = 1,5-105 см/сек совпадает со скоростью дебаевских упругих волн, то при наблюдении рассеяния света под углом 6 = 90° к падающему свету, мы получим по приведенной выще формуле Л = = 2,3-10 СЛ1, что соответствует для взятой нами жидкости частоте 290 = 0,75-10 гц. Таким образом, мы имеем здесь дело с гиперзвуковыми частотами. [c.303] Отметим, что значительного повышения частоты Й методом изучения рассеяния света ожидать не приходится. В самом деле, если производить наблюдение рассеянного света даже в направлении, противоположном направлению падающего света (что практически невозможно из-за трудностей, связанных с выделением рассеянного света на фоне проходящего света), то в этом случае 9 = 180° и Й18о°= = 1,05 10 ° гц. При изучении рассеяния более коротких световых волн можно повысить частоту 12, но также весьма незначительно. Таким образом, процесс рассеяния света определяется частотами 101 щ. все остальные частоты дебаевских волн, присутствующие в изучаемой среде (жидкости), в процессе рассеяния света роли не играют ). [c.303] Вернуться к основной статье