Мандельштама — Бриллюэна явление

МАНДЕЛЬШТАМА - БРИЛЛЮЭНА ЯВЛЕНИЕ — [c.127]

Малых степеней метод 140 Мандельштама — Бриллюэна. явление 608 [c.747]

Взаимодействие фотонов с фононами (рассеяние Мандельштама — Бриллюэна). В 1926 г. Л. И. Мандельштам предсказал явление изменения частоты световых волн при рассеянии их на упругих волнах в твердых телах и жидкостях. Независимо от него это явление предсказал также фраи- [c.153]

За 20 лет существования нелинейной волоконной оптики были достигнуты большие успехи как в решении прикладных задач квантовой электроники, так и в изучении фундаментальных физических явлений. Такие нелинейные процессы, как параметрическое усиление, вынужденное комбинационное рассеяние и вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна, успешно используются в создании и разработке волоконных лазеров, усилителей и преобразователей параметров излучения. В волоконных световодах изучаются сжатые состояния света, генерация и распространение оптических солитонов, явление фоточувствительности стекла. [c.5]

Руководствуясь данными табл. 7.20 и 7,21 при выборе материала для конкретных применений, необходимо иметь в виду их относительный характер, что требует в каждом случае дополнительного анализа, учитывающего, в частности, особенности режимов эксплуатации устройств. Кроме перечисленных пассивных нелинейных оптических явлений в веществе могут проходить и так называемые активные нелинейные оптические процессы. К ним относятся, например, процессы многофотонного поглощения, вынужденного рассеяния Мандельштама—Бриллюэна, вынужденного комбинационного рассеяния света и некоторые другие. Физической основой этих процессов является то обстоятельство, что вблизи резонансных частот взаимодействия восприимчивости приобретают комплексный характер. Детальное рассмотрение всей со- [c.239]

Важное значение в вопросе измерений мощности имеют такие нелинейные эффекты, как эффект вынужденного комбинационного рассеяния и родственное ему явление рассеяния Мандельштама — Бриллюэна. Поскольку твердотельный лазер может работать в многомодовом режиме, в нелинейных процессах возможны большие статистические флуктуации и ни один отдельный лазерный импульс нельзя считать типичным без проверки его воспроизводимости. Свет комбинационного рассеяния проще всего выделить спектрометром, цветными стеклами или интерференционными фильтрами. Каждое вещество, применяемое при работе с высокомощными лазерами, следует рассматривать как потенциально способное давать собственный набор линий вынужденного комбинационного рассеяния со специфическими длинами волн. Почти все сказанное о рамановском рассеянии относится и к вынужденному рассеянию Мандельштама — Бриллюэна, которое можно рассматривать как комбинационное рассеяние на акустических модах. Спектральные сдвиги обычно меньше волнового числа, и для выявления их необходимо более высокое разрешение. [c.197]

Каковы основные особенности явления Мандельштама — Бриллюэна в твердых телах [c.297]

Явление Мандельштама — Бриллюэна в твердых телах. В аморфных твердых телах возможны как поперечные, так и продольные волны, распространяющиеся с различными скоростями. Каждая из волн приводит в рассеянном свете к возникновению двух сателлитов. Поэтому всего в рассеянном излучении наблюдается пять компонент, включая несмещенную. В кристаллических твердых телах число компонент увеличивается в соответствии с числом волн, распространяющихся с различными скоростями и различными направлениями колебаний, и числом электромагнитных волн, которые могут распространяться в кристалле в данном направлении. Расчет показывает, что в общем случае в кристалле возникают 24 смещенные компоненты. [c.298]

Так как величина сдвига й определяется отношением скорости звука к скорости света, для наблюдения компонент Бриллюэна — Мандельштама требуется разрешение 1 10 . В свете, рассеянном жидкостями, эти компоненты впервые экспериментально обнаружил Гросс [88, 89]. Однако, к удивлению экспериментаторов, все спектральные измерения указывали, что, помимо дублета Бриллюэна — Мандельштама, в спектре присутствует третья, несмещенная компонента. Объяснение этого явления было дано в 1934 г. Ландау и Плачеком [103, 102] ). Звуковые волны представляют собой флуктуации давления при постоянной энтропии. В общем случае следует учитывать также флуктуации энтропии при постоянном давлении. [c.122]

Явление Мандельштама — Бриллюэна [c.608]

ЯВЛЕНИЕ МАНДЕЛЬШТАМА-БРИЛЛЮЭНА 60Э [c.609]

Таким образом, источники рассеянного излучения, а значит и само рассеянное излучение, будут меняться во времени с частотами со + Q и U) — Q (модуляция световой волны акустической волной). В спектре рассеянного излучения должен наблюдаться дублет с теми же частотами. Это явление называется тонкой структурой линий рэлеевского рассеяния или рассеянием Мандельштама — Бриллюэна. Смещение частоты равно Q = /Си = (2я/Л) v, где v — скорость звука, а Л — длина звуковой волны. На основании (99.3) [c.611]

Тонкая структура линий рэлеевского рассеяния была предсказана независимо друг от друга Л. И. Мандельштамом и Л. Бриллюэном. По свидетельству Г. С. Ландсберга, Л. И. Мандельштам выполнил свою работу еще в 1918 г., хотя краткая заметка о ней появилась значительно позже, в 1926 г., когда часть найденных Л. И. Мандельштамом результатов была уже опубликована Бриллюэном (1922 г.). Мандельштам и Ландсберг пытались на опыте обнаружить предсказанное явление при рассеянии света в кварце. Качественно им удалось констатировать существование явления. Однако недостаточная разрешающая способность их спектральной аппаратуры не позволяла исследовать его количественно. Кроме того, эти опыты привели их к открытию комбинационного рассеяния света (см. 100). Естественно, что их внимание переключилось на исследование этого более важного явления. По их предложению исследованием тонкой структуры рэлеевского рассеяния занялся Е. Ф. Гросс (1897—1972) в Ленинграде. [c.611]

Теория этого эффекта обсуждалась многими авторами [14—24]. При классической трактовке вынужденного комбинационного рассеяния как параметрического процесса [25] его можно рассматривать как явление, в значительной мере аналогичное вынужденному рассеянию Мандельштама — Бриллюэна связь между световой волной стоксовой частоты со и оптическими фононами с частотой (Ог1 возникает в поле волны накачки частоты юх, = (0 + и- Основное различие этих явлений состоит в том, что дисперсионные характеристики среды для оптических фононов существенно отличаются от таковых для акустических фононов. Для колебаний типичной молекулярной группы, например СО3 в кальците или С — Н в молекулярных органических жидкостях, ширина соответствующей фононной ветви весьма мала. Поскольку интерес представляют лишь длинноволновые фононы с длиной волны, соответствующей длине волны света, ка < 10 (здесь а — характерный внутриатомный размер), частота сои постоянна при изменении волнового числа в довольно широких пределах. Поэтому закон сохранения импульса при рассеянии на таких оптических фононах выполняется для произвольного направления распространения электромагнитной волны с частотой соз. Дисперсионные характеристики для электромагнитных волн и оптических фононов представлены на фиг, 16. Из-за колебательно-электронного взаимодействия дис- [c.164]

Картина взаимодействия падающего оптич. излучения со звуковыми волнами зависит от интенсивности звука ж света. Если плотность потока световой энергии относительно невелика, то воздействием света на среду, в к-рой распространяется звук, можно пренебречь. Тогда взаимодействие света со звуком сводится, в зависимости от соотношения между поперечным размером d падающего оптич. пучка ж длиной звуковой волны л, к явлениям дифракции и рефракции. Если же, наоборот, интенсивность света достаточно велика, а звука относительно мала, то возможно усиление слабых звуковых волн светом или генерация звука в результате вынужденного Мандельштама—Бриллюэна рассеяния. [c.32]

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]

Оптические квантовые генераторы оказали и, несомненно, будут оказывать в дальнейшем значительное влияние на развитие оптики. Изучение свойств самих лазеров существенно обогатили наши сведения о дифракционных и интерференционных явлениях (см. 228—230). Распространение мощного излучения, испущенного оптическим квантовым генератором, сопровождается так называемыми нелинейными явлениями. Некоторые из них — вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, вынужденное рассеяние крыла линии Рэлея и вынужденное температурное рассеяние — описаны в главе XXIX выше упоминались также многофотонное поглощение и многофотонная ионизация (см. 157), зависимость коэффициента поглощения от интенсивности света (см. 157), нелинейный или многофотонный фотоэффект (см. 179), многофотонное возбуждение и диссоциация молекул (см. 189), эффект Керра, обусловленный электрическим полем света (см. 152) сведения о других будут изложены в 224 и в гл. ХК1. Совокупность нелинейных явлений составляет содержание нелинейной оптики и нелинейной спектроскопии, которые сформировались в 60-е годы и продолжают быстро развиваться. [c.770]

К такому же результату можно прийти, рассматривая рассеяние света как отражение от бегущих звуковых волн. В этом случае физической причиной расщепления является эффект Доплера. Для каждого направления в кристалле имеются две волны, бегущие во взаимно противоположных направлениях. По отношению к световой волне каждая звуковая волна может рассматриваться как зеркало, движущееся со скоростью V в направлении, определяемом углом 0. При отражении света от движущегося зеркала частота световой волны изменяется вследствие эффекта Доплера. Расчет, проведенный Брил-люэном, приводит к формуле (23.10), которая носит название формулы Мандельштама — Бриллюэна, а само явление рассеяния на гиперзвуковых волнах называется рассеянием Мандельштама — Бриллюэна. [c.124]

При спектральных исследованиях рассеяния света в кварце и исландском шпате (1928) Мандельштам и Ландсберг обнаружили, что каждая спектральная линия падающего света сопровождается появлением системы линий измененной частоты, называемых сателлитами (спутниками). Практически одновременно то же явление было открыто Раманом и Кришнаиом при исследовании рассеяния света в жидкостях. Изменение длины волны оказалось значительно больше, чем при рассеянии Мандельштама — Бриллюэна >. Это явление называется комбинационным рассеянием света (в зарубежной литературе часто называется эффектом Рамана). Комбинационное рассеяние света в настоящее время имеет настолько важное значение для физики и химии, что это открытие считается крупнейшим открытием XX в. в области оптики. [c.125]

В радиолокации и радиоастрономии М. к. используют для обнаружения целей и определения их важнейших геом. (размеры, конфигурация) и физ. (теип-ра, плотность, диэлектрич. проницаемость и т. п.) параметров. Для физ. сред характерно появление естеств, модуляции, возникающей при воздействии маги, или электрич. полей на излучающие материальные среды (см. Зеемана эффект, Штарка эффект), при рассеянии света на колебаниях кристаллич. решётки твёрдых тел Мандельштама — Бриллюэна рассеяние) и т. д. Понятие естеств, модуляции распространяют также на волны. Так, напр., волновой пучок достаточной интенсивности может изменять параметры среды и, как следствие, модулировать свою плотность (см. Самофокусировка света). При распространении волн в нелинейных диспергирующих средах (жидкостях, плазме) возникает явление автомодуляции волн, связанное с разл. видами неустойчивости волн по отношению к НЧ-пространственно-временныи возмущениям, Естеств. модуляция находит практич. приложение в радио- и оптич. спектроскопии для диагностики параметров разнообразных среД в нелинейной оптике для формирования мощных световых потоков в акустике и др. областях прикладной физики. Способы практич. реализации М. к. связаны, как правило, с нелинейными устройствами, параметры к-рых (в радиотехнике, напр,, это ёмкость, сопротивление в акустике — плотность, и т. п.) можно изменять во времени в соответствии с законом модуляции. Техн. устройства, реализующие М. к., наз. модуляторами. [c.178]

В случае множеств, объектов или регулярных непрерывно распределённых возмущений среды особое значение имеют коллективные эфс кты, обусловленные суперпозицией полей рассеяния и взаимным перераспределением (многократным рассеянием). Так формируются диаграммы рассеяния от периодич. решёток, многослойных структур (см. Дифракционная решётка, Брэгговское отражение). В нелинейных средах такие (как правило, периодические), структуры образуются как отклики среды ва интенсивные поля ыакачки или на разл. суперпозиции поля в многоволновых комбинациях. Эти случаи относятся к явлениям вынужденного Р. в. (см., папр., Мандельштама — Бриллюэна рассеяние). [c.266]

Возможности таких волоконных световодов с низкими потерями привели не только к революции в области волоконно-оптической связи [14-17], но и к возникновению новой области науки-нелинейной волоконной оптики. Первые нелинейные явления (вынужденное комбинационное рассеяние и рассеяние Мандельштама-Бриллюэна) были экспериментально [18, 19] и теоретически [20] исследованы в одномодовых волоконных световодах еще в 1972 г. Эти работы стимулировали изучение других нелинейных явлений-оптически индуцированного двулучепреломления [21], параметрического четырехфотонного смешения [22, 23], фазовой самомодуляции [24, 25]. Важный результат был получен в 1973 г., когда было теоретически показано, что в оптических волокнах могут существовать солитоно-подобные импульсы, которые обусловлены совместным действием эффектов дисперсии и нелинейности [26]. Оптические солитоны позже наблюдались в эксперименте [27]. Их использование привело к большим успехам в области генерации и управления параметрами ультракоротких оптических импульсов [28-32]. В равной степени важное развитие получило использование оптических волокон для сжатия импульсов [33-36]. Были получены импульсы длительностью [c.10]

В одномодовом световоде возможны только прямое и обратное направления распространения. Хотя уравнение (9.1.3) предсказывает отсутствие ВРМБ в прямом направлении (6 = 0), в световодах в этом направлении может возникать спонтанное тепловое рассеяние Мандельштама-Бриллюэна (РМБ). Это обусловлено тем, что в световоде существуют направляемые акустические волны, в силу чего правило отбора для волновых векторов может нарушаться. В результате происходит генерация слабого стоксова излучения в прямом направлении [9]. Это явление называют спонтанным РМБ на направляемых акустических волнах. На спектре стоксова излучения видно множе- [c.258]

Следует отметить, что уже сама такая постановка вопроса в середине 70-х годов вызвала бы недоумение. Дело в том, что в начале 70-х годов осознание реальной способности ОВФ компенсировать динамические неоднородности активных сред [9] и в особенности открытие и изучение явления ОВФ при вынужденном рассеянии Мандельштама — Бриллюэна в известном блестящем цикле работ, идеологом которых бьш В.В. Рагуль-ский, привели к гипертрофированной оценке возможностей этого метода. Если в начале 60-х годов многим казалось, что достаточно построить лазер, чтобы в силу самой когерентности излучателя достичь расходимости, равной дифракционному пределу (сколь бы малым при дашых размерах сечения он ни был), то теперь — что для автоматического достижения этой цели недоставало лишь ОВФ. [c.251]

Существует аналогичный процесс вынужденного рассеяния фотона с испусканием фонона, вероятность которого пропорциональна интенсивности рассеянного света. Вынужденное рассеяние Мандельштама—Бриллюэна (ВРМБ) было открыто на опыте в 1964 г.-Чиао, Таунсом и Стойчевым. Они обнаружили, что мощное лазерное излучение частоты со вызывает в кристалле появление когерентной упругой волны частоты й с одновременным испусканием света на частоте со—й. Явление наблюдается лишь тогда, когда мощность лазерного излучения превышает некоторое пороговое значение. [c.499]

Вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна может возникать в любых средах, где может возникать электрострикция,— в сжатых газах, жидкостях и прозрачных твердых телах. Это явление играет разнообразную роль в различных процессах взаимодействия лазерного излучения с веществом. В некоторых случаях эта роль положительна, например при лазерном возбуждении звука в жидкостях (лекция 17) в других случаях эта роль отрицательна, например ВРМБ может вызывать деструкцию твсрды.х прозрачных диэлектриков при распространении через них мощного лазерного излучения (лекция 18). [c.159]

Первый настоящий двухфотонный нелинейный эффект — комбинационное или рамановское рассеяние — был обнаружен в 1928 г. одновременно Ландсбергом и Мандельштамом и Раманом и Кришнаном (подробная история этого открытия описана в [20]). Когерентное рассеяние на тепловых акустических волнах предсказали Бриллюэн (1922 г.) и Мандельштам (1926 г.) и обнаружил Гросс (1930 г.). Квантовую теорию этого явления рассмотрел Тамм (1930 г.). [c.37]

Круг явлений, рассматриваемых нелинейной акустикой, в основном ограничивается взаимодействиями звуковых волн. С точки зрения исследования различных свойств вещества большой интерес представляют такнге нелинейные взаимодействия акустических волн с волнами другой природы. Изучение таких явлений составляет, по-существу, самостоятельный раздел нелинейной акустики, тесно связанный с рядом других областей физики твердым телом, оптикой, физикой плазмы и т. д. В качестве примера можно указать на вынужденное рассеяние Мандельштама Бриллюэна (ВРМБ) [77], которое может б ыть предметом изучения как нелинейной оптики, так и акустики, или на акустоэлектрические явления [78], изучением которых занимаются физики самых различных специальностей. Ясно, что даже краткий обзор всех таких вопросов выходит за рамки основ нелинейной акустики. Поэтому мы остановимся лишь на [c.138]

Более детальный анализ показывает, что это предположение обосновано для анизотропной среды ( ор(Маль-пые волны которой имеют -определенные направления поляризаций), но для изотропной среды выполняется лишь в частных случаях, поскольку здесь поляризации нормальных волн произвольны, В общем же случае нелинейного взаимодействия в оптически изотропной среде (например, генер-ации второй гармоники в кристалле типа ОаАз, вынужденном -комбинацианно-м рассея-нии или вынужденном рассеянии Мандельштама — Бриллюэна в жидкостях) уравнения первого порядка являются векторными и описывают одновременно изменение амплитуд и поляризаций -взаимодействующих волн. Более детально этот вопрос рассмотрен в работе [41]. Заметим, кстати, что в теории нелинейных -волновых явлений в диспергирующих средах плодотворным оказывается использование идей, а в ряде случаев и конкретных методов нелинейной теории колебаний (например,. при анализе системы уравнений для связанных волн полезным оказывается метод фазовой плоскости и т. п.). Эта сторона нелинейной оптики подробно обсуждается в работе [41] там же можно найти и -соответствующую библиографию. [c.20]

Современные представления о природе взаимодействия света со звуком сложились под влиянием пионерских работ Л. И. Мандельштама и Л. Бриллюэна (см. [1]), которыми впервые было предсказано существование тонкой структуры рэлеевской линии рассеяния. Эти работы послужили стимулом к открытию в 1932 г. Дебаем и Сирсом и независимо от них Люка и Бикаром (см. [2J) явления дифракции света на ультразвуковых волнах в жидкости. С тех пор было опубликовано большое число как теоретических, так и экспериментальных работ (см. монографию [1] и обзоры [3— 5]), посвященных различным аспектам рассеяния света на звуке, в том числе и изучению с его помощью тепловых возбуждений в жидкостях и твердых телах. В результате этих исследований было получено много физически важных результатов. В частности, удалось экспериментально обнаружить сверхстоксово поглощение и дисперсию звука в жидкостях. [c.339]

С появлением лазеров стало возможным проводить эксперименты с мощными пучками когерентного света. При этом было обнаружено (Чиао, Таунс и Стойчев [23]), что при превышении интенсивностью света некоторого порогового значения наблюдается увеличение стоксовой линии в спектре мандельштам-бриллюэновского рассеяния, сопровождающееся генерацией мощной звуковой волны. Описанное явление, ранее предсказанное теоретически (см. обзор [24]) и представляющее собой одну из разновидностей процессов параметрического усиления, получило наименование шнг/ж енного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна (ВМБР). Теория его, как макроскопическая, так и квантовая, развивалась многими авторами [3, 4, 24]. [c.348]

Наряду с акустоэлектропикой бурно развивается и другое на-нравление акустики твердого тела — так называемая акустоонти-ка. Предсказанное еще Мандельштамом [17] и Бриллюэном [18] явление дифракции света на ультразвуке было позднее достаточно хорошо изучено [19—23], но особого внимания не привлекло. Одпако необходимость экснериментальной идентификации различных типов упругих волн, возбуждаемых в ньезоэлектриках, и измерения их характеристик, а также потребность в эффективном [c.4]

Мощный гигантский импульс рубинового лазера позволил Чиао, Таунсу и Стойчеву [595] найти новое явление — стимулированное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна (см. 34). [c.28]

Основы теории явления развиты Мандельштамом, Ландсбергом и Леонтовичем [24, 132—135], Бриллюэном [26] и др. [c.84]

Действительно, как следует из теории явления (см. 6, 7) и данных опыта (см. ниже), компоненты Мандельштама — Бриллюэна и центральная компонента в маловязких жидкостях полностью поляризованы, и поэтому в -компоненте они оказываются неослабленными. На компоненты тонкой структуры накладывается интенсивное и деполяризованное крыло, которое уменьшает контрастность картины и в некоторых случаях ведет к смегдению положения компонент Мандельштама — Бриллюэна и к искажению распределения интенсивности в них. Применение поляризатора уменьшает интенсивность крыла в г-компоненте почти в два раза, и таким путем заметно улучшаются условия измерения. При измерениях частот компонент Мандельштама — Бриллюэна в качестве поляризатора могут быть использованы соответствующим образом ориентированные поляроиды, призмы Глана или Николя. [c.184]

Позже Венкатесваран [1721 провел исследование тонкой структуры в ряде вязких жидкостей и в том числе в глицерине и касторовом масле. Пользуясь для возбуждения рассеянного света линиями спектра цинка 4810, 4622 и 4722 А, он сумел наблюдать компоненты Мандельштама — Бриллюэна в глицерине вплоть до вязкостей 120,4/гз, а для касторового масла—до 6,04 пз. При этих вязкостях смещенные компоненты очень слабы по интенсивности. При уменьшении вязкости и-нтенсивность компонент росла. Уменьшение интенсивности компонент Мандельштама — Бриллюэна с ростом вязкости указывает на то, что явление релаксации еще не наступило. Если это действительно так, то критерий существования четкой тонкой структуры можно рассчитать из классического выражения для а (см. (5.21)). При этом окажется, что и для глицерина, и для касторового масла аЛ 1 и, следовательно, не должна была бы наблюдаться тонкая структура. Тот факт, что она наблюдалась, с несомненностью указывает на то, что релаксация уже наступила. А если это так, то при повышении вязкости тонкая структура должна становиться отчетливей, чем при уменьшении вязкости. Результаты Венкатесварана, казалось, противоречат тому,что следовало ожидать. Но это только кажется на первый взгляд. В дальнейшем мы попытаемся дать возможное объяснение кажущемуся противоречию.,Первое сообщение о том, что найдены отчетливые компоненты Мандельштама — Бриллюэна в плавленом кварце, было сделано Р. Кришнаном [225]. Работа была выполнена на спектрографе с камерным объективом с фокусным расстоянием, равным 3 .4 , и с разрешающей силой 30 000 в области линии 2536,5 А. Этой линией возбуждался рассеянный свет. На пути рассеянного света к щели спектрографа помещалась кювета с парами ртути при комнатной температуре. В парах ртути полностью поглощалась линия неизмененной частоты (см. 12). При температуре кварца 30° С наблюдались слабые линии, а при температуре 300° С достаточно интенсивные линии Мандельштама — Бриллюэна. Смещение компонент составляло Аг = +1, в то [c.341]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...