Комбинационные линии антистоксовых линий

Рис. 3.9. Температурная зависимость отношения интенсивностей стоксовой и антистоксовой линий в спектре комбинационного рассеяния. Возбуждение линией 514,5 нм (Аг -лазер). Монокристаллы алмаз (7), кремний (2) и германий (5)

При исследовании этого излучения с помощью высокочувствительного спектрального прибора (техника метода описана в разделе И, 9, 10) в спектре наблюдается сравнительно интенсивная линия рэлеевского рассеяния (см. рис. 1.18) и с обеих сторон от нее на равных расстояниях слабые линии комбинационного рассеяния, причем более высокочастотная компонента V0- Vl будет более слабой. В литературе принято называть низкочастотные КР-линии стоксовыми линиями (по аналогии с правилом Стокса, по которому спектры люминесценции смещены в сторону более низких частот от возбуждающей частоты), а высокочастотные линии — антистоксовыми. [c.49]

Таким образом, показано, что при перечисленных условиях второй член описывает стоксовы и антистоксовы линии (с частотами ыь — м и i, + м) эффекта спонтанного комбинационного рассеяния. Изложенные выше рассуждения могут быть использованы для оценки порядка величины 0(1)... Согласно уравнению (2,22-11), усредненная по времени мощность (L), излученная одной молекулой в полный телесный угол на частоте ( I, — м), пропорциональна величинам a(i).. .(fi.) р, и ((UL—а>м) Ч коэффициент пропорциональности определяется универсальными константами. Выше были указаны численные значения величин, характеризующих [c.135]

Таким образом, в данном приближении, согласно квантовой механике, получаются те же инфракрасные и комбинационные колебательные спектры, что и согласно классической механике, по крайней мере, в отношении положения линий и их наличия или отсутствия в спектре. Однако, так же как и для двухатомных молекул, имеется существенное различие в отношении интенсивностей комбинационных линий. В то время как, согласно классической теории, стоксовы и антистоксовы комбинационные линии с частотами v — ю,. и v- ш должны иметь одинаковую интенсивность, с точки зрения квантовой теории, в согласии с результатами наблюдения, антистоксовы линии имеют гораздо меньшую интенсивность, так как число молекул, находящихся в начальном [c.270]

СОСТОЯНИИ 1 = 1 для антистоксовых переходов, составляет долю е—числа молекул, находящихся в начальном состоянии и,- = 0 для стоксовых переходов (в основном состоянии), в двухатомных молекулах никогда не наблюдались антистоксовы колебательные комбинационные линии. В многоатомных молекулах антистоксовы линии наблюдались, однако, только для малых частот, примером чего служит фиг. 77. Отношение интенсивностей антистоксовых линий к соответствующим стоксовым линиям соответствует множителю Больцмана. [c.271]

Колебательный статистический вес g 532 Комбинационное рассеяние 264, 275 Комбинационные линии отношение интенсивностей стоксовых и антистоксовых линий 271 поляризация и деполяризация 268, 269 Комбинационные полосы 271 неразрешенные 427, 473, 521 [c.602]

Возбуждение волн со стоксовыми и антистоксовыми частотами в фокусированном лазерном луче высокой интенсивности является замечательным явлением, однако экспериментальные условия не обладают достаточной определенностью для того, чтобы проверить теорию и выяснить природу различных физических механизмов этого явления. Возникшую здесь ситуацию можно сравнить с изучением работы и характеристик электронной лампы. В первую очередь лампа исследуется как усилитель слабых сигналов, а не как мощный генератор. С этой точки зрения свойства веществ, использующихся в комбинационном лазере, должны исследоваться в тонких кюветах такой толщины, при которой невозможно самовозбуждение колебаний на комбинационных частотах под действием интенсивного лазерного излучения с частотой мь- В этом случае можно измерить усиление, если направить в кювету также излучение малой интенсивности с частотами со,, или о а. Экспериментально всегда можно поддерживать усиление на уровне меньшем чем 2—3 раза. При этом не будет ни уменьшения интенсивности лазерного излучения, ни заметного возбуждения стоксовых и антистоксовых линий высших порядков. При такой постановке опыта можно независимо контролировать интенсивность, поляризацию, направление и частоту луча лазера и луча стоксовой частоты. В идеальном случае каждый из лучей состоял бы только из одной моды, т. е. был бы монохроматичным и имел бы только дифракционную расходимость. Такие эксперименты могли бы дать надежные значения комбинационных восприимчивостей и обеспечить детальную проверку теории, изложенной в гл. 2 и 4. Схема возможной экспериментальной установки приведена на Фиг. 31. [c.248]

Одно из первых обоснований использования спектра комбинационного рассеяния для измерения температуры воды океана дано в работе [429], а в экспериментальном исследовании [430] получено значение 4,6-10 см -ср- для дифференциального сечения комбинационного рассеяния на молекулах жидкой воды, соответствующего валентным колебаниям группы ОН. В этой же работе показано, что, измеряя отношение стоксовых и антистоксовых линий в спектре комбинационного рассеяния, можно определить температуру льда. Позднее с помощью лидарной установки, смонтированной на борту судна, были выполнены первые дистанционные измерения температуры воды океана [431]. Физическая сущность измерений температуры воды по спектрам комбинационного рассеяния связана с одновременным существованием в жидкой фазе молекул воды как в мономерном, так и в полимерном виде. Относительная концентрация этих двух форм существования зависит главным образом от температуры. Так как частота валентных колебаний ОН-группы в обоих случаях различна, то по результирующему спектру комбинационного рассеяния можно рассчитать температуру воды [432]. На рис. 10.32 [431] указанная модель показана с пояснениями на примере спектра комбинационного рассеяния. Как можно видеть, молекулы воды с разной формой существования имеют различные индивидуальные спектры комбинационного рассеяния, интенсивность пиков которых пропорциональна концентрации данного типа молекул воды. Измере- [c.520]

Переизлучение энергии в квантовой теории сводится к представлению о рассеянии как о поглощении падающего на систему фотона с последующим испусканием рассеянного фотона. Энергетический спектр молекулы образуется электронным спектром входящих в нее атомов и колебательными и вращательными уровнями энергии молекулы. Колебательные движения и вращательные движения молекулы квантованы и соответствующие энергетические уровни дискретны. Комбинационное рассеяние образуется в результате переходов между колебательными уровнями. Разность энергий между соседними уровнями равна Ш. Если молекула поглощает падающий фотон с энергией й(о, то может случиться, что энергия Ш будет затрачена для перехода молекулы на более высокой энергетический уровень. Оставшаяся энергия Н(й — Ш) = Н ( > — Q) испускается в виде рассеянного фотона частоты со — Q. При переходе из возбужденного по колебательным уровням энергии состояния на более низкий энергетический уровень молекула может освободившуюся при этом энергию Ш передать рассеиваемому фотону, энергия которого при этом равна Н(й + h l = й(со -Ь Q), т. е. частота фотона увеличивается. В спектре комбинационного рассеяния линии излучения с уменьшением частоты называются стоксовыми, а с увеличением частоты-антистоксовыми. При не очень высоких температурах молекулы по энергиям распределены в соответствии с распределением Больцмана и число молекул, способных принять участие в образовании стоксовых компонент комбинационного рассеяния, больше, чем в образовании [c.266]

Во многих случаях в экспериментах в НЛО для спектрального разложения или для подавления какого-либо определенного излучения оказывается достаточным применение фильтров, так как линии, которые необходимо разделить, обычно достаточно удалены друг от друга. Примерами могут служить генерация второй и третьей гармоник или большое смещение стоксовой и антистоксовой компонент вынужденного комбинационного рассеяния. Диэлектрические многослойные фильтры отличаются тем, что обладают высокой прозрачностью в резко ограниченной заданной спектральной области. Они изготовляются для видимого участка спектра и для прилегающих к нему областей ультрафиолетового и инфракрасного света, характеризуются разнообразием свойств и могут применяться также как отражательные фильтры. Некоторое смещение границ прозрачности может быть достигнуто путем вращения фильтра. Для достижения сильного поглощения (на много порядков) применяются преимущественно поглощательные фильтры, каковыми наряду с цветными стеклами служат также растворы селективно поглощающих веществ, полупроводники и другие твердые вещества. Если фильтры предназначаются для излучений высокой мощности, то их свойства должны подвергаться точному контролю, поскольку насыщение поглощения, поглощение из возбужденных состояний, а также те или иные разрушения могут создать свойства, сильно отличающиеся от свойств вещества при малых сигналах. [c.52]

В комбинационном спектре U наблюдено восемь частот. Они приведены в табл. 83. Некоторые частоты получены как в стоксовой, так и антистоксовой областях (см. фиг. 77). Три частоты (145, 434 и 1539 см ) соответствуют линиям с ничтожной интенсивностью. Весьма вероятно, что они являются или обертонами, или составными частотами. Действительно, такая интерпретация оказалась вполне возможной (см. табл. 83). Кроме того, столь большая частота, как 1539 см , вряд ли может быть основной частотой молекулы СС1 так как колебательная частота двухатомной молекулы I равна всего лишь 844 см . Таким образом, в комбинационном спектре наблюдены четыре или пять основных частот четыре, если пару частот 762,0 и 790,5 см интерпретировать как дублет, и пять, если ее интерпретировать как частоты, независимые друг от друга. Первое предположение находится в полном согласии с тетраэдрической [c.334]

Отношение интенсивности стоксовых и антистоксовых комбинационных линий 271 Отношение произведений частот изотопических молекул, независимость от силовых постоянных 248, 251 Отражение в плоскости 12, 78 Отражение в центре 12, 27, 37, 111, 121 Отрицательные вращательные уровни асимметричных волчков 63, 495, 438 линейных молекул 27, 31, 400, 409, 427 симметричных волчков 38, 41—43, 434, 444 [c.618]

Энергия, излучаемая в единицу времени единицей объема в линии комбинационного рассеяния на стоксовой или антистоксовой частоте, Ц кр определяется населенностью начального уровня /У/( ,), интенсивностью возбуждающего лазерного излучения /о и сечением комбинационного рассеяния 0кр (/->/) для перехода [c.155]

Рассеяние Ми и рэлеевское рассеяние могут иметь место при любых длинах волн. Флуоресцентное рассеяние происходит только в том случае, когда частота падающей волны лежит в полосе поглощения частицы. Оно вызывает переход в более высокое энергетическое состояние и излучение на частотах, равных или лежащих ниже, чем исходная частота. Этот случай называется стоксовой флуоресценцией. Излучение на более высоких частотах соответствует так называемой антистоксовой флуоресценции. Комбинационное рассеяние, хотя и является более слабым по сравнению с упомянутыми выше процессами рассеяния, тем не менее оказывается полезным благодаря тому, что оно происходит независимо от частоты падающей волны. Комбинационное рассеяние содержит ряд линий на частотах V VI, V V2,..., где V — частота падающей волны. Нижние частоты называются [c.247]

С) на расстоянии 100 м с пространственным разрешением 5 м. С помощью двух интерференционных фильтров с круглой апертурой была выделена антистоксова компонента вращательного спектра комбинационного рассеяния на крыле и вблизи линии возбуждения. Отношение полученных интенсивностей определяется исключительно температурой газа. [c.378]

Когда пикосекундные импульсы распространяются по многомодовому световоду, на протекание четырехволновых процессов действует не только ВКР, но и ФСМ, ФКМ и дисперсия групповых скоростей. В недавнем эксперименте [28] импульсы накачки длительностью 25 ПС на длине волны 532 нм распространялись по световоду длиной 15 м, поддерживавшему четыре моды на длине волны накачки. На рис. 10.4 показаны спектры излучения на выходе световода. При мощности накачки ниже пороговой наблюдалась только линия накачки (спектр а). Три пары стоксовых и антистоксовых линий со сдвигом частот 1-8 ТГц наблюдались при мощности накачки несколько выше пороговой (спектр б). Стоксовы и антистоксовы линии примерно одной амплитуды, что говорит об отсутствии заметного ВКР в этом случае. Однако при увеличении мощности накачки из-за комбинационного усиления стоксовы линии становятся намного более интенсивными, чем антистоксовы (спектр в). При дальнейшем увеличении мощности накачки стоксовы линии, близкие к пику комбинационного усиления, сравниваются по интенсивности с накачкой, а антистоксовы остаются слабыми (спектр г). В то же время наб 1юдается уширение и расщепление накачки и стоксовой линии, характ. рное для [c.291]

На рис. 10.9 показан спектр, наблюдавшийся на выходе световода длиной 20 м при накачке пиковой мощностью 1 кВт, поляризованной под углом 0si44° [21]. Наличие в спектре стоксовой и антистоксовой полос с частотной отстройкой +4 ТГц обусловлено четырехволновым смешением типа I. Стоксова волна поляризована вдоль медленной оси, в то время как актистоксова-вдоль быстрой оси световода. Асимметричное уширение стоксовой линии и линии накачки вызвано совместным действием эффектов ФКМ и ФСМ (см. разд. 7.4). Относительное увеличение стоксовой компоненты обусловлено комбинационным усилением. Линия с частотной отстройкой 13 ТГц является стоксовой компонентой ВКР. Она поляризована вдоль медленной оси, поскольку мощность накачки в медленной поляризационной моде несколько больше, чем в быстрой (0 44°). Увеличение 0 на 2-3 приводит к изменению поляризации излучения ВКР. Небольшой пик вблизи 10 ТГц возникает в результате невырожденного четырехволнового смешения (со, oj), в процессе которого слабая стоксова волна ВКР усиливается в поле накачки и стоксовой волны вырожденного четырехволнового смешения. Фазовый синхронизм может возникать только при поляризации излучения ВКР вдоль медленной оси. Пик вблизи 10 ТГц исчезает при увеличении [c.299]

До настоящего времени вращательные комбинационные спектры с разрешенной структурой получены лишь для двух линейных многоатомных молекул СОа и СдНа. В табл. 4 даны комбинационные вращательные частоты молекулы СОо, наблюденные Гаустоном и Льюисом [458] (приведены средние значения для стоксовых и антистоксовых линий). Так как расстояние между [c.33]

Типичное распределение интенсивности по частотам и направлениям показано на фиг. 29. Частотный спектр, проинтегрированный по всем направлениям, можно получить с помощью спектрального прибора высокой разрешающей силы, на щель которого проектируется изображение матовой стеклянной пластинки, расположенной за кюветой комбинационного рассеяния в непосредственной близости от нее. Стойчев [46] указал на некоторые характерные особенности, относящиеся к ширине и структуре линий. При очень высоких уровнях мощности происходит уширение линий, которое может достигать 50 см что в 10 раз превышает ширину линии спонтанного комбинационного рассеяния Вблизи от порога антистоксовы линии могут быть значительно более узкими, чем Г, и иметь ширину 0,2 см К [c.240]

Таким образом, спектр вынужденного комбинационного рассеяния в стоксовой области состоит из нескольких линий с частотами Vls = Vo —Vг, V2s = Vo —2vi и т. д. В спектре, как правило, проявляется лишь одна колебательная частота рассеивающей среды. Интенсивности линий в спектрах вынужденного комбинационного рассеяния очень велики и сравнимы с интенсивностью возбуждающей линии. Кроме того, как уже отмечалось, в спектре проявляются с довольно больщой интенсивностью линии в антистоксовой области с частотами VIas = vo-fт , [c.315]

За последние годы благодаря использованию лазерных источников света стало возможным исследование строения малых частиц методом-комбинационного рассеяния света. Это явление было открыто в 1928 г. Ландсберго.м и Мандельштамом [120] на кристаллах кварца и независимо Раманом п Кришнаном 1121] на жидкостях. В иностранной литературе его обычно называют эффектом Рамана. Явление заключается в том, что в спектре рассеянного излучения, кроме линии с частотой v падающего монохроматического света (рэлеев-ская линия), появляются симметрично расположенные линии с частотами V V/ (стоксовы спутники) и V 4- V (антистоксовы спутники), где hvi — расстояние. между квантованными уровнями энергии системы, рассеивающей свет. [c.31]

Горизонтальные линии соответствуют энергетическим уровням молекул, точки — начальным состояниям, стрелки — фотонам. Стрелка, направленная вверх, изображает поглощение фотона, а направленная вниз — излучение спонтанное излучение изображается тонкими стрелками. Процессы а, ж, и, к, л — параметрические, они приводят к квантовой корреляции между разночастотными компонентами поля (этот же эффект дает двухфотонное излучение г, д, е) а, ж — параметрическое и гиперпараметрическое рассеяния б, в, и — стоксово, антистоксово и когерентное комбинационные рассеяния г — вынужденные, спонтанные и спонтанно-вынужденные двухфотонные переходы д — каскадный переход е — интерференция одно- и двухфотонного переходов, которая приводит к появлению у поля третьего момента э — гиперкомбинационное рассеяние к и л — одно- и двухфотонная резонансная флуоресценция. [c.34]

В области экспериментальной нелинейной оптики наиболее интересные исследования за время, прошедшее после написания книги Бломбергена, выполнены в области параметрического усиления и генерации света и вынужденного рассеяния. Особый интерес здесь представляют работы, имеющие целью создание плавно перестраиваемых параметрических генераторов непрерывного действия, использующих в качестве генераторов накачки газовые лазеры [51]. Широкий круг исследований по вынужденному комбинационному рассеяниювыполненных в разных странах, показал, что, хотя многие важные черты наблюдаемых здесь явлений согласуются с теорией типа теории, развитой в гл. 4 настоящей книги, имеются и явления, не укладывающиеся в эту теоретическую схему. К последним относятся существенные отличия в диаграмме направленности антистоксового излучения (иногда оно становится диффузным), аномально большие коэффициенты усиления стоксовых компонент, в несколько раз превосходящие теоретические, резкое уширение линий и т. п. Эти явления обсуждались на состоявшихся летом 1965 г. конференциях по [c.26]

За исключением специфического провала (см. фиг. 19) вблизи направления согласования фазовой скорости антистоксовой компоненты с фазовой скоростью излучения основной частоты, коэффициент усиления вынужденного комбинационного рассеяния почти изотропен. Действительно, оказывается возможным получить вынужденное излучение со стоксовой частотой, идущее под углом к лазерному лучу накачки [43]. Конечно, при параллельном расположении лучей объем взаимодействия оказывается обычно намного больше. Так как эффективная длина взаимодействия для внеосевого направления меньше, то для возбуждения рассеяния в этом направлении величину отражений для излучения со стоксовой частотой, идущего вперед, следует свести к минимуму, а на пути внеосевого луча установить зеркала с высоким коэффициентом отражения. Если сфокусировать лазерный луч диаметром 1 см с помощью цилиндрической линзы, то в фокусе ее перпендикулярно направлению исходного луча образуется линия длиной 1 см с высокой плотностью мощности накачки. Создав обратную связь с помошью зеркал, расположенных перпендикулярно этой линии. Танненвальд [44] осуществил генерацию стоксовой компоненты в направлении, образующем прямой угол с накачкой. [c.236]

Генерация высших комбинационных частот может быть связана с различными механизмами, обсуждавшимися Терхьюном [41], Гармайром, Пандарезе и Таунсом [50]. Направленные вперед высшие стоксовы линии излучения Mss = соь — 2м,,, sss = соь — Зм и т. д. можно получить с помощью указанного ранее процесса каскадного комбинационного рассеяния. В распределении по углам интенсивности излучения с частотой oss также имеется темное кольцо, характеризующееся волновым вектором kss. Оно вызвано параметрической связью, существующей между четырьмя волнами. К ним относятся волна антистоксовой частоты, волновый вектор которой к совпадает с направлением яркого кольца, волна излучения лазера с волновым вектором кь и волна со стоксовой частотой, выбранная из направленного вперед конуса стоксовой компоненты так, чтобы удов- [c.246]

В отличие от рассмотренных ранее типов рассеяния, в некоторых случаях частота рассеянного излучения отличается от частоты падающего света. Такой вил рассеяния называют неупругимОдним из них является комбинационное рассеяние света или эффект Рамана — рассеяние на колебаниях молекул газов и жидкостей, сопровождающееся заметным изменением чягтпты, открытое Ч. Раманом в 1928 г. Проявляющиеся в спектре рассеянного излучения линии делятся на стоксовы (с уменьшением частоты — красные спутники ) и антистоксовы (с увеличением частоты — фиолетовые спутники ). [c.239]

Однако следует заметить, что отнощение интенсивностей линий с одинаковым квантовым числом / в стоксовой и антистоксовой компонентах спектра не зависит от температуры газа. Для устранения интерференции излучения лазера с принятым сигналом упругого рассеяния требуется высокое спектральное разрешение (10 ). Такого разрешения можно достичь, применяя многопроходный интерферометр [337] или йодный газовый фильтр [338]. Однако следует подчеркнуть, что коэффициент пропускания таких фильтров очень низкий, что приводит к уменьшению сигнала и ухудшению точности измерений. Авторы работы [336] предположили, что прямое измерение сигнала для случая центра линии позволило бы вычесть связанную с упругим рассеянием составляющую из двух обратных сигналов комбинационного рассеяния и тем самым устранить необходимость использования фильтра. Это в свою очередь привело бы к увеличению сигнала и повышению точности измерений. Проведенный анализ [339] показал, что применение интерфе-рометрической техники может значительно улучшить чувствительность и увеличить дальность этого метода, если в измерении одновременно использовать все вращательные линии спектра комбинационного рассеяния [340]. [c.378]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...