ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Наблюдение вынужденного рассеяния Мандельштама— Бриллюэна и егоосновныеэкспериментальные характеристики из "Молекулярное рассеяние света " В разных местах этой книги говорилось, что с введением лазеров в лабораторную практику открылась перспектива новых исследований, которые раньше были крайне затруднены или даже вовсе невозможны. [c.411] Маломош ный Ме—Не газовый лазер дал возможность возбудить тонкую структуру линии Релея чрезвычайно узкой линией X 6328 А вынужденного излучения. [c.411] По положению смещенных компонент тонкой структуры с большой точностью определена скорость гиперзвука, а по ширине смещенных компонент найдено поглощение гиперзвука в жидкостях (см. 23, 24). Ширина несмещенной линии уже используется для определения размеров микромолекул в растворе и может быть использована для определения коэффициента температуропроводности в чистых веществах. Газовый лазер дал оптимальные условия для измерения скорости и поглощения гиперзвука, но, как уже было сказано (см. 12), эта задача могла бы быть решена, по крайней мере в принципе, с помощью газоразрядных ламп, работающих на одном изотопе ртути, или другого подходящего элемента. [c.411] Применение рубиновых лазеров, излучающих свет огромной интенсивности, к изучению взаимодействия света с веществом дает возможность наблюдать и исследовать явления, связанные с нелинейностью этого взаимодействия, экспериментальное изучение которых раньше было невозможно. [c.411] Из исследования взаимодействия интенсивного излучения рубинового лазера с веществом возникла новая область науки — нелинейная оптика, которая насчитывает от роду неполных четыре года. Основные результаты, полученные в этой новой области, описаны в книгах Ахманова и Хохлова [607] и Бломбергена [608]. [c.411] В этом параграфе будут изложены лишь основные экспериментальные данные и упрощенная классическая теория только одного оптического нелинейного эффекта — вынужденного рассеяния Мандельштама—Бриллюэна ). [c.411] Явление вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна состоит в том, что интенсивность смещенных компонент тонкой структуры растет нелинейно с ростом линейных размеров рассеивающего объема в направлении наблюдения рассеянного света. [c.411] Схема установки для возбуждения и наблюдения вынужденного рассеяния Мандельштама—Бриллюэна, использованная в [630, 631], показана на рис. 101. [c.413] Свет гигантского импульса рубинового лазера с мош,ностью после выхода из квантового генератора 100 Мет и длительностью 1 10 сек проходит через две разделительные стеклянные пластинки и фокусируется линзой Li (/ = 3 см) внутрь рассеиваюш его вещества. Если пренебречь возможными искажениями в фокусе внутри образца (см. ниже), то интенсивность в фокусе должна быть -- 10 Мвт/см , На установке рис. 101 рассеянный свет наблюдается в прямом и обратном направлениях. Путь рассеянного света показан стрелками. На интерферограммах спектра вынужденного рассеяния света в кристаллах кварца и сапфира, а также в плавленом кварце и стекле наблюдались только стоксовы компоненты Мандельштама — Бриллюэна. Антистоксовы компоненты в этих опытах не наблюдались. Интенсивность стоксовой линии была сравнима с интенсивностью линии возбуждающего света. Результаты измерения приведены в табл. 46. [c.413] Данные табл. 46 показывают, что измеренные значения смещения стоксовой компоненты хорошо согласуются с рассчитанными значениями. [c.413] Стоксовы и антистоксовы компоненты вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна наблюдали Бревер и Рикхоф [601, 609] в свете, рассеянном бензолом и водой. В этой же работе наблюдалось до трех стоксовых компонент и двух антистоксовых компонент (бензол). По мнению авторов [601], дополнительные компоненты относятся к гармоникам, связанным с характером нелинейности вынужденного рассеяния света. [c.413] В работе Гармайр и Таунса [599] гармоники не наблюдались, на наблюдался эффект, который можно назвать эффектом последовательного вынужденного рассеяния. [c.414] Рассеянный свет может наблюдаться в направлениях вперед и назад (рис. Ю1). Свет, рассеянный назад, проходил через возбужденный рубин, усиливался в нем и часть рассеянного света отражалась от 8р1 а другая —большая часть — снова фокусировалась внутрь рассеивающего вещества. Усиленная стоксова компонента была настолько интенсивна, что сама могла вызвать вынужденное рассеяние в жидкости. Возникала новая стоксова компонента, отстоящая от несмещенной линии на расстояние, равное удвоенному расстоянию до первой стоксовой компоненты. Эта новая стоксова линия, пройдя через рубин, снова усиливалась и, будучи направленной в жидкость, могла возбудить свою стоксову линию и т. д. Такой механизм последовательного рассеяния приводит к тому, что на интерферограмме наблюдается несколько эквидистантных линий (рис. XI), которые однако не являются гармониками нелинейного процесса в обычном смысле. [c.414] В экспериментах, описанных в [599, 609], наблюдалось, что в последовательном рассеянии возникало до девяти эквидистантных линий, а в работе [630] при рассеянии в сероуглероде наблюдалось семнадцать компонент, Измерение скорости гиперзвука дано в табл. 16. Поскольку ширина полосы флуоресценции рубина составляет а смещение компоненты Мандельштама — Бриллюэна в жидкостях имеет 0,2 то в принципе можно было бы наблюдать до пятидесяти линий последовательного вынужденного рассеяния. До сих пор наблюдалось лишь меньшее число компонент. Возможно, что это объясняется недостаточной интенсивностью возбуждающего света, а возможно, что причина в другом. Этот вопрос еще должен быть подвергнут анализу. На рис. 102 приведена фотография спектра вынужденного рассеяния Мандельштама— Бриллюэна в нитробензоле при различных температурах. Полученные результаты опытов с последовательным рассеянием позволяли надеяться, что по большому числу узких эквидистантных линий можно будет определить скорость гиперзвука с большой точностью Оптимистические оценки [599] предполагают повышение современной точности измерения скорости гиперзвука на два порядка. Однако столь высокая точность определения скорости вряд ли реальна из-за неконтролируемого нагревания, возникающего в области фокуса луча лазера [630]. [c.414] Вернуться к основной статье