Вынужденное рассеяние интенсивность компонент

При решении системы уравнений (34.17) и (34.18) предполагалось, что до границы объема, в котором возникает вынужденное рассеяние, интенсивность компонент Мандельштама — Бриллюэна равна нулю, между тем как интенсивность этих компонент не была равна нулю, но определялась тепловым рассеянием. Величина интенсивности компонент теплового рассеяния зависит от природы рассеивающего вещества, интенсивности возбуждающего света и от рассеивающего объема или его линейных размеров до границы, на которой возникает вынужденное рассеяние. Если учесть, что интенсивность компонент Мандельштама — Бриллюэна первоначально отлична от нуля, то величина порога не изменится. Учет теплового рассеяния скажется лишь на величине интенсивности вынужденного рассеяния. [c.427]

Физическая причина вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна состоит в том, что интенсивная световая волна возбуждающего света, первоначально слабая волна рассеянного света и тепловая упругая волна, которая, как указано выше, обусловливает дискретные компоненты Мандельштама — Бриллюэна, нелинейно взаимодействуют друг с другом. Такое нелинейное [c.598]

Нелинейность вынужденного рассеяния характеризуется тем, что интенсивность излучения первой стоксовой компоненты I s при прохождении через слой активной среды А/ (рис. 36.8, а) возрастает на величину Д/вып, пропорциональную не только интенсивности возбуждающего излучения 1, но и пропорциональную самой величине /ь,, т. е. [c.313]

Возбуждающее излучение и испытавшая большое усиление стоксова компонента рассеянного излучения создают в среде, как видно из четвертого и пятого членов (10.29), когерентный ансамбль диполей, излучающих на антистоксовой частоте ( u + S2) и стоксовой частоте второго порядка ( u — 2S2). Излучение на второй стоксовой частоте возникает еще и потому, что первая стоксова компонента ( u — S2), достигая большой интенсивности, сама начинает играть роль возбуждающего излучения и испытывает вынужденное рассеяние с уменьшением частоты еще на S2. Процесс увеличения числа спектральных компонент рассеянного излучения ограничивается из-за конечного запаса мощности исходного возбуждающего пучка. [c.505]

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]

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]

Представляет интерес выяснить, как ведут себя интенсивность рассеянного света и интенсивность упругой волны сразу после порога вынужденного рассеяния, когда интенсивности стоксовой и антистоксовой компонент еще много меньше интенсивности возбуждающего света и, следовательно, можно считать, что напряжен- [c.423]

Большие интенсивности компонент Мандельштама — Бриллюэна в вынужденном рассеянии света [c.428]

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]

Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР) возникает при больших интенсивностях /о падающего лазерного излучения. В таких условиях рассматривается процесс взаимодействия молекулы не только с возбуждающей лазерной волной на частоте озо, но и с рассеянной стоксовой волной на частоте сор. Обе волны взаимодействуют друг с другом через молекулярные колебания на частоте (О,/. Взаимодействие является параметрическим и приводит к обмену энергией между волной лазерной накачки и стоксовой или антистоксовой волнами, который характеризуется образованием на комбинационных частотах интенсивных направленных волн [2]. Вынужденное комбинационное рассеяние является пороговым эффектом усиление рассеянной компоненты возникает, если интенсивность возбуждающего лазерного излучения превышает некоторый пороговый уровень /о >/пор. Тогда низкочастотная (стоксовая) волна с частотой а)р = (Оо — о>/ экспоненциально уси- [c.156]

Явление вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), соответствующее описанному выше спонтанному процессу, было открыто на опыте Вудбери и Нг в 1962 г. ВКР также заключается в испускании спектральных компонент, сдвинутых относительно возбуждающего излучения на частоту внутримолекулярных колебаний, но вероятность этого процесса зависит от интенсивностей падающего и рассеянного излучений. ВКР возникает только при интенсивности падающего пучка, превышающей некоторую пороговую величину. В отличие от спонтанного рассеяния, интенсивность которого очень мала (10 — 10 часть возбуждающего потока), при ВКР доля рассеянного потока достигает десятков процентов. Помимо линий с частотами (ы S2) появляются линии более высоких порядков (ы 2S2), [c.504]

Область применимости этого решения, однако, ограничена. Прежде всего, в действительности возбуждается не одна стоксова волна, так как усиление на стоксовой частоте имеет место во всех направлениях. Определенное направление может быть выделено с помощью внешних зеркал, понижающих порог возбуждения вынужденного рассеяния для определенной моды. Так делается в лазерах, использующих эффект комбинационного рассеяния. Как только интенсивность стоксовой компоненты в этой моде возрастает, стоксова волна сама начинает служить накачкой и генерирует волну с частотой со = ю — сои = = (01, — 2(0 . Сообщения о генерации таких стоксовых компонент второго порядка появились в первых публикациях по лазерам на комбинационном рассеянии [26] эти компоненты были обнаружены и многими другими экспериментаторами. В свою очередь излучение с частотой (083 может служить накачкой и генерировать волну с частотой (0з88 = (Ох, — 3(0 и т. д. Волна с частотой (088 не будет генерироваться, если начальное число квантов с частотой лазера меньше числа квантов, соответствующего двойному порогу. В этом случае величина 5 не может превысить порогового уровня, необходимого для процесса генерации стоксовых компонент второго порядка В модели рассеяния, описываемой [c.173]

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]

Если интенсивность падающего света мала, в в-ве происходит спонтанное рассеяние света, обусловленное изменением движения микрочастиц в-ва под влиянием только поля падающей волны (см. Комбинационное рассеяние света, Мандельштама — Бриллюэна рассеяние). Интенсивность рассеянного излучения в 1 см в этом случае составляет лишь 10 —10 от интенсивности падающего света. При очень большой интенсивности падающего света проявляются нелинейные св-ва среды (см. Нелинейная оптика). На её микрочастицы действуют силы не только с частотой (О падающего излучения и с частотой (о рассеянного излучения, но также сила, действующая на разностной частоте А(о, равной частоте собств. колебаний микрочастиц, что приводит к резонансному возбуждению этих колебаний. Напр., рассмотрим вынужденное комбинационное рассеяние с участием внутримол. колебаний атомов. Под влиянием суммарного электрич. поля падающего и рассеянного излучений молекула поляризуется, у неё появляется электрич. дипольный момент, пропорциональный суммарной напряжённости электрич. поля падающей и рассеянной волны. Потенц. энергия ат. ядер при этом изменяется на величину, пропорциональную произведению дипольного момента на квадрат напряжённости суммарного электрич. поля. Вследствие этого внеш. сила, действующая на ядра, содержит компоненту с разностной частотой А со, что вызывает резонансное возбуждение колебаний атомов. Это приводит к увеличению интенсивности рассеянного излучения, что вновь усиливает колебания микрочастиц, и т. д. Таким образом, сам рассеянный свет стимулирует (вынуждает) дальнейший процесс рассеяния. Именно поэтому такое рассеяние наз. вынужденным (стимулированным). Интенсивность В. р. с. может быть порядка интенсивности падающего света. (О В. р. с. Мандельштама — Бриллюэна см. в ст. Мандельштама — Бриллюэна рассеяние.) [c.96]

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 ...