Мандельштама — Бриллюэна в тверды телах

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]

Исследование спектров молекулярного рассеяния представляет собой мощный и довольно универсальный инструмент изучения различных характеристик и свойств веществ в различных агрегатных состояниях при различных внешних условиях. Измерение положения дискретных компонент Мандельштама — Бриллюэна дает возможность составить себе ясную картину поведения упругих постоянных для различных кристаллографических направлений в твердом теле, в том числе в области фазового перехода, что представляет особенно большой интерес. [c.597]

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]

В жидкостях наблюдаются 2 компоненты Мандельштама — Бриллюэна. В твердом аморфном теле — 4 компоненты, 2 из к-рых вызваны продольным и [c.127]

Если условия синхронизма выполняются для очень большого числа волн, то в результате взаимодействия форма волны уже будет далека от синусоидальной. Квазигармоническое приближение здесь не работает. Однако часто оказывается, что число взаимодействующих волн невелико. Такие задачи очень важны для нелинейной оптики, физики твердого тела, физики плазмы. Например, классической задачей нелинейной оптики является задача о вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна [4, 5] падающая на кристалл световая волна частоты и>1 вызывает модуляцию плотности среды (электрострикционный эффект), возникает акустическая волна частоты Ш2- Происходит отражение света от появившихся неоднородностей, результатом чего является возникновение волны частоты Шз = 1— 2, распространяющейся в обратную сторону (см. рис. 17.1г). Взаимодействие волн при этом в одномерном случае (световая волна с напряженностями электромагнитного [c.360]

Представление о тепловом движении как о звуковых волнах всевозможных частот и направлений распространения было введено Дебаем (1884—1966) в его теории теплоемкости твердых тел. К ним Дебай применял методы статистической физики. Это — те же волны, которые вызывают рассеяние света и дублет Мандельштама — Бриллюэна. [c.611]

Учитывая, что vf<,v, найдем, что поперечный дублет будет внутренним, т. е. более близким к несмещенной частоте, чем продольный дублет. Таким образом, в жидкостях с большой сдвиговой вязкостью и в твердых аморфных телах нужно ожидать не двух компонент Мандельштама — Бриллюэна, как в маловязких жидкостях, а четырех. [c.339]

По свидетельству Григория Самуиловича Ландсберга идея тонкой структуры молекулярного рассеяния была высказана Л. И. Мандельштамом еще в 1918 г., но соответствующая статья [36] была напечатана лишь в 1926 г., когда французский физик Леон Бриллюэн независимо нашел часть результатов, изложенных в [36]. Мандельштам считал необходимым подтвердить свои идеи экспериментально, что стало возможным лишь в 1925 г., когда он стал работать в Московском университете. Сын Леонида Исааковича профессор Сергей Леонидович Мандельштам так вспоминает об этих днях Под влиянием отца Г. С. Ландсбергом была начата работа по изучению молекулярного рассеяния света в твердых телах, которое до сих пор по существу еще не наблюдалось, и эта работа, как и большинство других работ Григория Самуиловича, яв илась пионерской. Молекулярное рассеяние маскировалось во много раз более сильным рассеянием на включениях и неоднородностях. Чтобы отделить молекулярное рассеяние от рассеяния на загрязнениях, Григорий Самуилович вместе с К. С. Вольфсоном применил удивительно изящную методику — нагрев кристалла, при котором интенсивность истинного молекулярного рассеяния света увеличивалась е температурой, а рассеяние на примесях оставалось неизменным... Григорий Самуилович умел обходиться очень простыми средствами. Сейчас трудно себе представить бедность оснащения тогдашних лабораторий. [c.147]

Тонкая структура линии рэлеевского рассеяния содержит дискретные линии, обусловленные рассеянием на тепловых волнах (рассеяние Мандельштама-Бриллюэна), расположенные симметрично относительно несмещенной компоненты. Рассеяние с изменением частоты связано с тем, что диэлектрическая восприимчивость х (э. также диэлектрическая проницаемость в = 1 + х) изменяется во времени вследствие тепловых акустических волн в веществе, характерная частота этих изменений равна г/д = и/2а, где и и а — скорость звука и постоянная решетки. Модуляция свойств среды приводит к появлению суммарной и разностной частот рассеянного света г/ г/д. Рассеяние с появлением спектральных компонент, смещенных по частоте относительно исходного излучения, является параметрическим процессом. Вероятность появления одного рассеянного фотона при облучении одной частицы (молекулы или атома) пропорциональна плотности потока квантов в пучке падающего света, но коэффициент пропорциональности (сечение рассеяния а) составляет по порядку величины всего лишь 10 ° см /ср. Отсюда получаем, что отношение интенсивности рассеянного света к интенсивности падающего /о составляет /5 / /о = = Аттапк, где п 10 см — концентрация атомов, к — толщина слоя. При прохождении светом расстояния 1 см в однородном прозрачном твердом теле рассеивается в полный телесный угол (4тг стерадиан) примерно 1з/1о 10 падающей интенсивности. [c.50]

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]

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]

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]

Рассеяние света на тепловых акустических колебаниях [1, 3, 4] в принципе ничем не отличается от рассеяния на когерентных звуковых волнах. Однако его математическое описание несколько более сложно, так как тепловые возбуждения обладают широким спектром частот и волновых векторов, в результате чего рассеяние происходит во всех направлениях. Так же, как и в случае когерентных световых волн, при рассеянии на тепловых колебаниях наблюдается смещение частот дифрагированного света. Это смещение впервые было предсказано Мандельштамом и Бриллюэном именно для рассеяния на звуковых волнах теплового происхождения, что и послужило причиной называть его мандельштам-брил-люэновским рассеянием (МБР), в отлщие от рассеяния на неподвижных неоднородностях — рэлеевского рассеяния, происходящего без сдвига частоты [1]. В экспериментах с жидкостями обычно наблюдаются две смещенные линии мандельштам-бриллюэновского рйссеяния стоксова линия, имеющая более низкую частоту по сравнению с частотой падающего света (см. также 2), и антистоксова линия, характеризующаяся более высокой частотой. Для твердых кристаллических тел как правило наблюдаются три стоксовы и три антистоксовы компоненты в соответствии с тремя типами акустических волн в кристалле — одной квазипродольной и двумя квазипоперечными. При наличии свободной поверхности в результате рассеяния на тепловых поверхностных волнах в спектре рассеянного света могут появиться и дополнительные линии. [c.346]

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]

Монография подводит итог современным теоретическим и эк пepимeнtaльным исследованиям молекулярного рассеяния света в газах, жидкости и твердых телах. В ней описаны методы экспериментального изучения рассеянного света и, в особенности, его спектрального состава с применением разных источников света, включая лазер. В книгу включены и последние новые результаты экспериментального и теоретического исследования вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна. [c.2]

В чем заключается причина такого экспериментального результата, как следует из сказанного, было понято не сразу. Одна из причин отсутствия тонкой структуры в рассматриваемом случае могла бы заключаться в следующем основываясь на представлениях релаксационной теории, можно было предположить, что в случае, когда релаксирует большая величина т], будет велико и Ди/и, т. е. для больших частот жидкость будет вести себя как твердое тело. Предположим теперь, что Avlv это означает, что скорость гиперзвука при переходе от малых к большим вязкостям удваивается. Если бы было так, то это привело бы к весьма существенным следствиям, главным образом экспериментального характера. Действительно, интегральный коэффициент рассеяния для обеих компонент Мандельштама — Бриллюэна при наблюдении под углом 0 = 90° выражается формулой (18.13). Если вспомнить, что / 9о пропорционально а обратно пропорциональна квадрату скорости гиперзвука, становится ясно, что существенно зависит от скорости гиперзвука. Если предположить, что для частот 10 гц вязкая среда ведет себя как аморфное твердое тело и скорость звука, грубо говоря, удвоилась, то а вместе с ней и 7 9о уменьшится в 4 раза. Принимая во внимание, что (18.13) линейно зависит от абсолютной температуры, различие в интенсивности еще более увеличится, следовательно, можно считать, что интенсивность компонент Мандельштама — Бриллюэна в триацетине, глицерине уменьшится в 4,5—5 раз по сравнению с интенсивностью смещенных компонент в этих средах при комнатной температуре и малой вязкости. Вероятно этим и определяется результат Венкатесварана [172]. Если это так, то вместо 10—12 час экспозиции на нашей установке экспозиция должна достигнуть 50—60 час. В тех установках, где экспозиции длились сутками [172, 257], теперь она должна длиться неделями или, другими словами, эксперимент становится сверхтрудным. [c.342]

Мандельштама — Бриллюэна, вызванные поперечными волнами, которые в аморфном твердом теле должны быть. Оценка интенсивности поперечных компонент тонкой структуры, выполненная Песиным [36], показывает, что они на порядок слабее продольных компонент, а Дvr меняется от 0,01 см для +70 С до 0,27 слС [c.348]

Пока рано делать какой-либо окончательный вывод о механизме разрушения прозрачных диэлектриков в лазерном луче, но уже и теперь ясно, что фононы Мандельштама — Бриллюэна в этом процессе играют не последнюю роль уже по одному тому, что киловатты мощности светового импульса перекачиваются в гиперзву-ковую волну [630] (см. формулу (34.43)), которая очень сильно поглощается и, следовательно, способна вызвать разрушение или создать первоначальные условия, необходимые для разрушения твердого тела. [c.434]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...