ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тонкая структура и ширина линии релеевского рассеяния света в газах из "Молекулярное рассеяние света " Этот результат представляется нам удивительным, а его интерпретация в [330] неправильной [335]. Учитывая, что вопрос о тонкой структуре линии Релея в газах является важным вопросом для понимания механизма рассеяния вообще, мы рассмотрим его и попытаемся выяснить, в каких случаях следует ожидать дискретной тонкой структуры линии рассеяния в газах и в каких случаях ее ожидать нельзя и, наконец, чего мы должны ожидать в конкретных условиях опыта [330]. [c.233] Нам представляется, что предположение о том, что в газе при давлении 50—100 атм уширение линии будет вызвано эффектом Доплера на отдельных молекулах, двигающихся с тепловыми скоростями, связано с недоразумением. Недоразумение это уже отчасти обсуждалось во введении. [c.234] Действительно, если имеется среда, в которой можно выделить малые по сравнению с длиной волны света объемы, заключающие в себе молекулы, число которых пропорционально величине такого объема, то в этом случае нужно рассматривать совокупное действие центров рассеяния, и тепловое движение молекул среды может быть представлено дебаевскими упругими волнами. Изменение частоты рассеянного света при таком рассмотрении определяется отражением от упругой тепловой волны как от движущегося со скоростью зеркала. В направлении, удовлетворяющем условию Брегга, будет наблюдаться максимум интенсивности рассеянного света, а изменение частоты будет обусловлено эффектом Доплера, но не на молекулах, движущихся с тепловыми скоростями, распределенными по Максвеллу, а вследствие отражения от упругой дебаевской волны, бегущей со скоростью V. Такой эффект Доплера, как известно, приводит к дискретной тонкой структуре линии рассеяния (см. 5) [24, 25, 134]. [c.234] Ландсберг [134] опубликовал подробную критику работ, посвященных обнаружению влияния доплеровского смещения частоты света при отражении от металлического зеркала. В этих работах предполагалось, что смещение частоты произойдет вследствие теплового движения атомов материала зеркала. Как показал анализ, проведенный Ландсбергом [134], Ленюе [331] и Кабанном [332], и в этом случае замена совокупного действия атомов или молекул действием совокупности изолированных атомов или молекул ведет к ошибочным выводам. [c.234] Следовательно, для случая (/ Л), как было показано в 5, четкость линий тонкой структуры будет определяться критерием (5.28). Подсчитаем теперь, какова будет величина аЛ в газах. [c.235] Вычислить Г] затруднительно, поэтому положим пока т] = 0. Позже мы вернемся к этому вопросу и покажем, что такое пренебрежение вполне обосновано. [c.236] Из (17.12) получаем Л =25 для двухатомного и А =24 для трехатомного газа. [c.236] В табл. 8 приведены также значения Аг—смещения компонент Мандельштама — Бриллюэна, рассчитанные из формулы (5.9). [c.236] Для водорода и вообще для двухатомных газов максимум релаксации г] лежит при больших значениях //р, чем для трехатомных газов, но и в случае двухатомных газов для рассеяния света т] не играет роли (рис. 53). [c.237] Таким образом, в жидком бензоле и газообразном водороде при 100 атм и комнатной температуре должна наблюдаться практически одинаковая картина тонкой структуры. [c.238] В азоте, кислороде и углекислоте наблюдение тонкой структуры связано с большими трудностями, поскольку смещение компонент Мандельштама — Бриллюэна в спектре света, рассеянного этими веществами (учитывая ширину возбуждающей линии), не выходит за пределы полуширины центральной компоненты бv . Здесь поэтому могло бы наблюдаться лишь уширение центральной линии. [c.238] Между тем в опыте Венкатесварана [330] в трех последних газах не наблюдалось ни уширения центральной линии, ни дискретных компонент тонкой структуры. [c.240] Уширение центральной линии наблюдалось им лишь в спектре света, рассеянного водородом, где, согласно проведенному выше анализу, должна наблюдаться четкая дискретная тонкая структура. Как объяснить такое противоречие между теорией и опытом, сказать трудно ). [c.240] Классическая феноменологическая теория тонкой структуры в газе, изложенная в этом параграфе, вряд ли может оказаться неверной. С другой стороны, единственный эксперимент [330] находится в качественном противоречии с теорией. [c.240] Поэтому экспериментальную задачу обнаружения тонкой структуры линии Релея для света, рассеянного газами, нужно считать неразрешенной. [c.240] Решение такой задачи представляется нам принципиально важным, хотя, несомненно, и очень трудным. Можно надеяться, что новые мохцные лазеры с предельно узкими возбуждаюхцими линиями заметно облегчат решение этой экспериментальной задачи. [c.240] При низких давлениях (изолированные молекулы) газа спектр рассеяния состоит из релеевской линии и ротационного крыла. Это явление с исчерпывающей полнотой описывается теорией Плачека и Теллера [249]. [c.240] При повышении давления до 60 атм изменение ротационного крыла в газе экспериментально изучалось Вейлером [164]. При высоких давлениях ротационное крыло описывается распределением интенсивности, характерным скорее для жидкости, чем для газа ). [c.240] Обратим также внимание на еще один возможный механизм уширения линии релеевского рассеяния в газах вследствие повышения давления, на который указал Гинзбург [141]. [c.241] Вернуться к основной статье