Антистоксова компонента

Нетрудно сообразить, что вынужденные колебания ядер, модулируя излучение второй стоксовой и первой антистоксовой компонент, порождают третью стоксову и вторую антистоксову компоненты и т. д. Процесс увеличения числа спектральных компонент рассеянного света ограничивается вследствие конечности запаса источника энергии, т. е. исходного лазерного пучка. [c.858]

Благодаря дисперсии показателя преломления угол О не равен нулю, и антистоксовы компоненты рассеяния имеют максимальную интенсивность вдоль образующих конуса с углом при вершине О. В конденсированных средах угол б равен нескольким градусам (для бензола О = 2,0°, для нитробензола б = 3,0° при использовании рубинового лазера). В газовых средах показатель преломления мало отличается от единицы, дисперсия ничтожна, и направление синфазности для антистоксова рассеяния в соответствии с опытом практически совпадает с направлением распространения возбуждающего света. [c.859]

Обратим внимание на определенное сходство рассеяния Мандельштама — Бриллюэна с комбинационным рассеянием света на молекулах. Пусть о — частота колебаний молекулы (если молекула двухатомная, то эта частота единственная молекулы с тремя (и более) атомами характеризуются несколькими колебательными частотами). При рассеянии света частоты со на такой молекуле возможен как переход молекулы на более высокий колебательный уровень, так и переход ее на более низкий колебательный уровень. В первом случае частота рассеянного света равна (О—О)о, э во втором — (о- -соо. Соответственно говорят о стоксовом и антистоксовом компонентах комбинационного рассеяния света. [c.154]

В отличие от обычного рассеяния, при котором рассеянный свет имеет ту же частоту, что и первичный, при комбинационном рассеянии частота рассеянного света равна разности или сумме частот первичного света и внутримолекулярных колебаний. В первом случае имеет место стоксовый, а во втором — антистоксовый компонент рассеяния. При малых интенсивностях падающей волны происходит самопроизвольное — спонтанное комбинационное рассеяние, когда тепловые молекулярные колебания хаотичны, т. е. некогерентны. При больших интенсивностях лазерного луча, распространяющегося в нелинейных средах, под действием электромагнитного поля волны происходит когерентное возбуждение молекулярных колебаний частоты Q при этом, если частота первичного рассеиваемого света v, то рассеянный свет имеет частоту v = v — Q. Это так называемое вынужденное комбинационное рассеяние. [c.65]

Если компоненты накачки представлены плоскими волнами с волновыми векторами и f j, то волна когерентных молекулярных колебаний также будет плоской с волновым вектором q=ki—f j. Рассеяние зондирующего излучения с частотой 0) и волновым вектором f носит в этом случае характер дифракции на бегущей волне когерентных молекулярных колебаний (рис.). Вследствие Доплера зффекта частота дифрагированной волны отличается от частоты волны зондирующего излучения на ( oi — — (1)2), т. е. шс=ш—( i)i—Mj) (частота стоксовой компоненты КР) либо = ( ji —Шя) (частота антистоксовой компоненты КР), а её волновой вектор определяется соотношениями типа условий Брэгга кс=к— - ki—k2) (в сл>"чае стоксова рассеяния) либо f a—(f j—/. 2) (в случае антистоксова рассеяния). [c.391]

В частном случае плоских волн интенсивности стоксовой и антистоксовой компонент могут быть вычислены из соотношения [c.391]

Интенсивность стоксовой компоненты, смещенной в сторону длинных волн (с частотой v — i opt) при комнатной температуре намного выше интенсивности антистоксовой компоненты (с частотой и + г/opt)-Причина заключается в том, что для рассеяния с увеличением частоты необходимо приобрести от решетки энергию которая существен- [c.51]

Отношение интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент. Использование спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света для термометрии основано на температурной зависимости отношения интенсивностей стоксовой /д и антистоксовой /аз компонент рассеянного излучения [7.1] [c.181]

В течение последних десятилетий в оптике и спектроскопии существовали отчетливые возможности создания новых методов термометрии, основанных на активном зондировании твердых тел световым пучком для измерения температурно-зависимых параметров, например, ширины запрещенной зоны кристалла, действительной и мнимой частей комплексного показателя преломления, времени затухания флуоресценции, отношения интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент рассеянного излучения. [c.195]

Классическая интерпретация (49.1) комбинационного рассеяния позволяет понять смысл комбинационных частот, но не в состоянии объяснить многие количественные закономерности В частности, непонятно, почему интенсивности стоксовых и антистоксовых компонент различны. Комбинационное рассеяние является квантовым по сво№ природе и может быть полностью описано лишь квантовой теорией. [c.299]

Отношение интенсивности антистоксовых компонентов к стоксовым в спектре рассеянного света представляется выражением [c.753]

При обычных условиях эксперимента множитель е как правило, имеет значение, намного меньшее единицы. Таким образом, интенсивность стоксовых компонентов должна быть всегда больше стоксовых. Этот результат блестяще подтверждается на опыте. В случае высокочастотных колебаний молекулы антистоксовые компоненты трудно обнаружить экспериментально вследствие их малой интенсивности. [c.753]

Одним из преимуществ этого метода является возможность обнаружения присутствия различных газов с помощью лазера, работающего на фиксированной частоте излучения. Пр И ЭТОМ источник и приемник излучения территориально могут быть совмещены, что делает такую систему весьма удобной. С помощью известных принципов локации методом дистанционной КР-спектроскопии можно сравнительно легко определять области локализации, направления и скорость распространения атмосферных загрязнений. Спектральное положение линий v и Va КР обеспечивает избирательность метода и независимость измерений от состояния атмосферы. Абсолютная концентрация каждого из загрязняющих веществ определяется путем сравнения интенсивностей линий КР загрязняющих веществ с эталонными линиями азота или кислорода. Для этого необходимо прежде всего знать эффективное сечение КР-рассеяния молекул на характерных колебаниях и его зависимость от ряда причин частоты возбуждающего света, агрегатного состояния, температуры и т.д. Пространственная разрешающая способность, определяемая длительностью лазерного импульса, в настоящее время доведена до 5... 10 м. Измеряя отношение интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент, можно определить также температуру как загрязняющего облака, так и вообще зондируемого района. [c.220]

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]

Особенно перспективен метод когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС). Он основан на использовании двух синхронно перестраиваемых по частоте лазеров, фокусируемых в одну точку объекта. В момент совпадения разности частот лазеров с резонансной частотой молекул газа освещенной обьем газа начинает излучать когерентное и узко направленное излучение, интенсивность которого существенно превышает сигналы КРС. В анализируемый объем можно дополнительно направить излучение третьего лазера, тоща в спектре рассеянного сигнала появится антистоксова компонента, интенсивность которой превышает сигнал КРС в 10 раз. [c.94]

Этот весьма интересный результат устанавливает связь через тензор рассеяния между вероятностью процесса, обращенного во времени (соответствующего антистоксовой компоненте спектра), и вероятностью исходного процесса (соответствующего стоксовой компоненте). Микроскопическая теория показывает, что тензор рассеяния, вообще говоря, не симметричен по индексам декартовых координат 1, 2 (или х, у). Однако, когда частота соо мала по сравнению с (соа — oi) и (со — юг), т. е. вдали от резонанса, имеем [c.88]

Можно ли измерить яркость флуктуаций электромагнитного вакуума и сделать источник света с известным числом вылетевших фотонов Коррелируют ли стоксовы и антистоксовы компоненты при комбинационном рассеянии света Возможно ли состояние поля с определенной энергией и неопределенным числом фотонов На все эти вопросы ниже даются положительные ответы. [c.11]

В соответствии с обшей теорией это означает, что волна на частоте СО2 испытывает экспоненциальное усиление в поле волны накачки на частоте Ol, когда среда имеет резонанс на разностной частоте oi — СО2 И наоборот, когда СО2 > oi и С02 — oi то волна СО2 будет испытывать экспоненциальное ослабление. Первый процесс описывает нарастание амплитуды стоксовой компоненты при ВКР, второй - ослабление антистоксовой компоненты в поле низкочастотной накачки при обращенном комбинационном рассеянии (см. ниже). [c.222]

Интересной особенностью рассмотренного процесса является то, что рассеяние имеет место как в стоксовой области, так и в антистоксовой, в приближении, когда стоксова и антистоксова компоненты не взаимодействуют между собой. Аналогичная ситуация известна в нелинейной оптике [86] в случае вынужденного рассеяния света, связанного с поглош ением. [c.144]

В этом приближении процесс генерации излучения с частотами (Ов и соа описывается системой уравнений для связанных волн с амплитудами Ед и . Без существенного ограничения общности будем считать среду изотропной. Предположим далее, что все волны поляризованы одинаково, так что можно использовать выражения для скалярной комбинационной восприимчивости (2.62) и (2.68). Точно так же можно, разумеется, рассмотреть и случай, когда поляризации стоксовой и антистоксовой компонент и поляризация излучения лазера перпендику- [c.175]

При малых Ак это приближение теряет силу. Вблизи направления, на котором фазовые скорости согласованы, связь стоксовой и антистоксовой компонент оказывается весьма сильной. Эта связь характеризуется соотношением (4.89). Так как оно содержит корень квадратный из комплексной величины, проследить поведение усиления, соответствующего мнимой части квадратного корня, довольно затруднительно. Для каждого значения Ак, т. е. [c.180]

Лаконичную классификацию различных вариантов когерентной спектроскопии рассеяния света можно дать, пользуясь понятием нелинейной восприимчивости. Поскольку в соответствии с (3.6.3) Q nE возникновение стоксовых и антистоксовых компонент зондирующего поля при когерентном рассеянии следует трактовать как результат четырехфотонного взаимодействия на кубичной оптической нелинейности. Для кубичной нелинейной поляризации в модулированном световом поле имеем (2.1.4) [c.148]

В кристаллах метд-нитроанилина наблюдались также конусы векторного синхронизма при сложении и умножении излучения других частот. Исследовался синхронизм npi падении на кристалл излучения неодимового лазера вместе с излучением стоксовых и антистоксовых компонент ВКР в органических жидкостях [231]. Наблюдались разноцветные конусы излучения в режиме векторного синхронизма. В соответствии с вышесжазанным при сложении частот наблюдается два конуса излучения внутренний получается в результате векторного сложения основного излучения, распространяющегося по оси конуса, с рассеянным в кристалле внеосевым излучением ВКР, а внешний — в результате взаимодействия осевого излучения ВКР с рассеянным в кристалле излучением лазера. Кроме того, наблюдаются конусы излучения второй гармоники неодимового лазера и ВКР. [c.161]

В общем случае частоты взаимодействующих волн и их волновые векторы могут различаться достаточно сильно. Примером может служить четырехволновая генерация антистоксовых компонент вынужденного комбинационного рассеяния [32]. В случае строгого вырождения все частоты и все модули волновых векторов взаимодействующих волн одинаковы [c.15]

В первых работах по термометрии методом КР изучали нагревание поверхности кремния импульсным лазером [7.4, 7.5]. Показано, что при возбуждении КР светом с энергией кванта Ну > необходимо учитывать разный объем рассеяния для стоксовой и антистоксовой компонент, поскольку глубина, с которой выходят эти компоненты, может существенно различаться. Кроме того, различны сечения рассеяния со сдвигом в стоксову и антистоксову области (для кремния при возбуждении на длине волны Л = 405 нм получено соотношение сечений сгд/сгай 0,7). Основной результат состоит в том, что увеличение температуры кристаллической решетки при лазерном отжиге может быть сравнительно невелико (Ав 300 °С), и при этом плавления поверхности не происходит. [c.182]

Проведено измерение температуры микрочастиц двуокиси титана (TIO2) и нитрата кальция a(N0s)2 диаметром 20-ь100 мкм, нагреваемых излучением С02-лазера мощностью 25 Вт, по отношению стоксовой и антистоксовой компонент рассеянного излучения с длиной волны 488 нм (Аг" "-лазер) [7.9]. Заряженные частицы удерживали в электрическом поле, создаваемом двумя плоскими электродами. Излучение аргонового лазера фокусировали в пятно диаметром 200 мкм с помощью линзы с фокусным расстоянием 50 см. Рассеянное излучение с помощью объектива с числовой апертурой NA =1,5 фокусировали на входную щель двойного монохроматора. Для получения высокого отношения сигнал/шум необходимо поднимать мощность излучения, которое рассеивается с изменением частоты. Однако при этом возможен нагрев исследуемого объекта. В работе показано, что температура частиц определяется не только мощностью излучения СОг-лазера, но и мощностью аргонового лазера. Например, для частиц нитрата кальция отношение стоксовой и антистоксовой компонент изменяется от 134 при мощности аргонового лазера Р = О, 25 Вт до 107 при F = 1 Вт. Вследствие этого температуру микрочастиц определяли путем экстраполяции отношения 7g / /as к нулевой мощности аргонового лазера. [c.183]

Кванговая интерпретация. Энергетические уровни молекулы дискретны. Комбинационное рассеяние объясняется переходами молекул между колебательными уровнями. Молекула поглощает квант падающего излучения с энергией е = йю. Часть энергии е = Ш она поглощает и переходит на более высокий колебательный уровень Оставшаяся энергия испускается в виде кванта излучения с энергией е = е — е = й (ю — П), т. е. частоты ю, = ю — П. Так образуется стоксова компонента. Антистоксова компонента образуется, если колебательные уровни мо- [c.299]

Почему интенсивнскть антистоксовой компоненты спонтанного комбинационного рассеяния много меньше, чем стоксовой [c.506]

Отметпм здесь, что частным случаем реализации связи волп является возбуждение высших стоксовых и антистоксовых компонент при вынужденном комбинационном рассеянии (лекция 10) ). [c.158]

Как отмечалось в 1.3, ГПР при изменении частоты наблюдаемого сигнала непрерывно переходит в ГКР или в когерентное комбинационное рассеяние (ККР), которое было обнаружено Терхьюном [134] в первых экспериментальных исследованиях вынужденного комбинационного рассеяния в виде направленного по образующим конуса антистоксова излучения. Углы преимущественного рассеяния антистоксовых компонент в случае малой расходимости накачки хорошо согласуются с условием четырехфотонного синхронизма (библиографию см. в [135] в этой работе дается объяснение наблюдаемых иногда отклонений от обычных условий синхронизма, а также обсуждаются причины не изотропности высших компонент ККР). До сих пор ККР наблюдалось в вынужденном режиме при накачке мощными импульсными лазерами. В спонтанном режиме эффект ККР квадратичен по накачке и объясняется [136] квантовыми флуктуациями стоксова поля, а также тепловыми или квантовыми флуктуациями молекул ( 7.2). В 1977 г. в работе [137] было теоретически показано, что спонтанное ККР в случае низкой температуры образца сопровождается излучением бифотонов ( 7.3). [c.42]

Р. Хеллуорт [24] предложил первое теоретическое кванто во механическое объяснение ВКР. Бломберген и Шен [25] дали описание ВКР с точки зрения взаимодействия электромагнитных волн и волн возбуждения среды (сфазированных молекулярных колебаний). Этот подход оказался плодотворным и позволил объяснить некоторые особенности процесса ВКР, в частности генерацию антистоксовых компонент и процессы вынужденного рассеяния высших порядков, не находившие объяснения в квантовой картине. [c.220]

Тем не менее эффект комбинационного усиления, обусловленный параметрическим взаимодействием электромагнитных волн и волн мате- ильного возбуждения, находит применение в других схемах нелинейной лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния, светоспектроскопии вынужденного комбинационного усиления и активной спектроскопии КР (или спектроскопии когерентного антистоксова рассения света), о которых речь пойдет ниже (см. 4.3). Параметрическое взаимодействие волн разной природы объясняет также возникновение в процессе ВКР антистоксовых компонент в общем случае нескольких порядков [2,4,28. [c.225]

При более полном теоретическом исследовании вынужденного комбинационного рассеяния следует рассмотреть систему уравнений для связанных волн с частотой сог,, частотой лазера сох, и со всеми комбинационными частотами соь /сОц. Эти волны могут распространяться во многих направлениях. Чтобы сделать задачу разрешимой, следует ввести некоторые упрощающие предположения. Во-первых, можно исключить уравнение для волны с частотой со , поскольку оптические фононы сильно поглощаются средой. Во-вторых, допустим, что имеет место поглощение и для световых волн с частотами сох- 2(0 . Это позволяет исключить волны стоксовых и антистоксовых компонент с индексом I 2. Хотя волна нелинейной поляризации с частотой сох, + Зм может генерироваться при смешении антистоксовой и стоксовой компонент, 2(0а — (05, соответствующая нелинейная восприимчивость для этого процесса не будет резонансной. По той же причине мож-но исключить из рассмотрения и волны с частотами гармоник 2соь и т. д. Таким образом, мы ограничимся рассмотрением уравнений связанных волн с тремя частотами сох,, сОз и (Оа, однако даже и этот случай не поддается аналитическому исследованию. Поэтому мы будем считать поле накачки заданным. Такое приближение достаточно хорошо соответствует (по крайней мере на начальном этапе процесса рассеяния) экспериментально реализуемым условиям, когда интенсивный луч лазера падает на плоскую границу г = 0) нелинейной среды — кристалла, жидкости или газа. [c.175]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...