ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Спектральный состав света, рассеянного на флуктуациях плотности в жидкостях и газах из "Молекулярное рассеяние света " I рассматривалось рассеяние света, вызванное неоднородностями показателя преломления, возникающими в свою очередь вследствие различных тепловых флуктуаций. При выводе формул гл. I в каждом случае отыскивались величины соответствующих флуктуаций, но не рассматривались их изменения во времени. Такой подход вполне обоснован если искать суммарную интенсивность рассеяния, не затрагивая вопроса о спектральном составе рассеянного света. [c.82] Действительно, предполагалось, что в некотором объеме находится определенное при данной температуре количество локальных оптических неоднородностей (флуктуаций показателя преломления), не зависящее от времени, а сами они считаются застывшими . В этом случае была найдена зависимость суммарной интенсивности рассеянного света от измеряемых на опыте параметров среды и длины волны падающего света. [c.82] В действительности статистические флуктуации не остаются застывшими , а непрерывно меняются во времени. Флуктуации характеризуют отклонение от равновесного состояния, и поэтому они неустойчивы. [c.82] В настояш,ем параграфе будут кратко рассмотрены те изменения, которые вносятся в спектр рассеянного света временными изменениями флуктуаций плотности и концентрации. Как уже было указано раньше, флуктуации плотности складываются из адиабатических флуктуаций (флуктуации давления) и изобарических флуктуаций (флуктуации энтропии). Флуктуации давления представляют собой случайные локальные сжатия или разрежения, которые вследствие упругих свойств среды не остаются на месте, но бегут по объему вещества. Многочисленные случайные сжатия и разрешения, возникающие вследствие тепловых флуктуаций давления, можно рассматривать как упругие волны различных частот, распространяющиеся по всевозможным направлениям внутри изучаемого объема. [c.83] К таким представлениям пришли не сразу. Напомним, что при расчете суммарной интенсивности рассеянного света Эйнштейн разлагал флуктуацию плотности в пространственный ряд Фурье и по статическим амплитудам разложения отыскивал интенсивность рассеянного света. Никакие вопросы динамики флуктуаций в этой работе Эйнштейна не рассматриваются и о проблемах, родственных теплоемкости, не упоминается [14]. [c.83] С другой стороны, изучение вопросов теплоемкости твердого тела привело Дебая [25] к плодотворной идее о том, что энергию, приходящуюся на все ЗЛ степеней свободы связанных атомных осцилляторов твердого тела, можно рассматривать как энергию ЗЫ нормальных упругих волн. Таким образом, Дебай рассматривает энергию теплового движения твердого тела как энергию упругих волн. С этой точки зрения флуктуации есть результат интерференции дебаевских волн. Но Дебай в этой работе не рассматривает и не упоминает о проблеме рассеянного света. [c.83] Большой успех в развитии вопросов рассеяния света был достигнут, когда Мандельштам [24, 129] установил, что эйнштейновские формальные волны плотности (компоненты пространственного ряда Фурье) и дебаевские тепловые упругие волны — это одни и те же волны. [c.83] Рассеянный свет в таком случае рассматривается как результат дифракции света на упругих дебаевских волнах, а его спектральный состав определяется характером модуляции. [c.83] ТО тогда дебаевские представления об энергии теплового движения могут быть распространены и на эти среды, по крайней мере для вопросов, существенных в рассеянии света. [c.84] На основании описанных представлений Мандельштам [241 предсказал явление тонкой структуры линии Релея. К этому же выводу пришел Бриллюэн [26]. Мандельштам и Ландсберг [130, 131] и Гросс [27] экспериментально нашли предсказанное явление в кристалле кварца, а затем Гросс обнаружил тонкую структуру ЛИНИИ Релея в жидкости [28]. [c.84] Основы теории явления развиты Мандельштамом, Ландсбергом и Леонтовичем [24, 132—135], Бриллюэном [26] и др. [c.84] Соотношения (5.3) дают порядок величины максимального значения частоты упругих волн Qmax - IO гц и их минимальной длины волны Amin l,5A. в дальнейшем будет выяснено, что только некоторая часть спектра упругих волн существенна для рассеяния света. [c.84] Как уже сказано, меняющаяся во времени оптическая неоднородность так или иначе модулирует рассеянный свет. [c.85] В первых же исследованиях Мандельштама и Бриллюэна было обращено внимание на то, что здесь мы имеем дело со своеобразным эффектом Доплера. Однако речь идет здесь об изменениях частоты света, вследствие отражения от бегущей упругой волны как от двигающегося зеркала, а не вследствие движения отдельных молелекул. Такое рассмотрение приводит к той же формуле (5.9) [134]. [c.86] До сих пор предполагалось, что поглощения упругой волны нет, и поэтому компоненты Мандельштама—Бриллюэна бесконечно узки, если они возбуждаются монохроматической линией частоты соо. В действительности всегда существует большее или меньшее затухание упругой волны в среде, и поэтому компоненты Мандельштама — Бриллюэна всегда будут обладать отличной от нуля спектральной шириной. [c.86] Положение максимума компонент Мандельштама — Бриллюэна, когда есть сатухание волн звука) определяется = —26 . [c.88] При наблюдении рассеяния света под углами 0, равными 180°, 90° и 30°, отношение Дсо/бсомв (5.24) равно соответственно 1с 1,41 с и 4 с, поэтому, принимая во внимание только собственную ширину компоненты Мандельштама — Бриллюэна, можно сделать вывод, что тонкая структура будет видна отчетливее при меньших углах наблюдения. [c.89] Однако до применения лазеров дело обстояло как раз наоборот, в первую очередь потому, что полуширина возбуждающей линии вместе с аппаратной полушириной (см. 12) намного превосходит собственную полуширину бсомв, поэтому при малых 0, когда Дсо мало, может оказаться, что тонкая структура не видна,, тогда как при 0 = 90°, 180° она вполне доступна изучению. [c.89] В тех случаях, когда для возбуждения рассеянного света применяются такие источники, как лампы, работающие на одном изотопе ртути, или лазеры с предельно узкой спектральной линией,, зависимость собственной ширины линии тонкой структуры от угла рассеяния приобретет существенное значение. [c.89] При значительном увеличении вязкости следует ожидать исчезновения, размытия, дискретных компонент тонкой структуры. [c.90] Вернуться к основной статье