Рассеяние на молекулах

Рассеяние Ми. Теория Рэлея хорошо описывает не только рассеяние на молекулах, но и на достаточно малых сферических частицах, радиус которых меньше примерно 0,03> . При увеличении размеров частиц становятся заметными отклонения от предсказаний теории Рэлея и необходимо пользоваться теорией Ми. Теория рассеяния Ми учитывает размеры частиц и выражает рассеяние в виде рядов, малым параметром в которых служит [c.295]

Рассмотрим рассеяние как волновой процесс. Если рассеяние зависит от взаимной ориентации спинов, то наблюдаемый интерференционный эффект нейтронных волн, рассеянных обоими про- р (. 21 Рассеяние нейтро-тонами, будет существенно различным нов на молекулах водорода для процессов рассеяния на молекулах орто- и пара-водорода. [c.75]

Следует отметить, что метод рассеяния может дать совершенно неправильные результаты, если не учесть рассеяние на молекулах. По единодушной оценке многих авторов [165, 172, 173], измеренные в работах [164, 168] сечения рассеяния для криптона и ксенона неправильны. Подсчет чисел /, пользуясь этими данными, приводит к неправдоподобным значениям сил осцилляторов [172]. Причина этого была указана в работах [165] и [173] и связана с рассеянием на молекулах криптона и ксенона. Для того чтобы убедиться, что рассеяние обусловлено атомами, а не молекулами, необходимо определить, по какому закону меняется рассеянный поток с изменением давления. Наличие линейной зависимости указывает на то, что рассеяние происходит на атомах, отклонение от линейной зависимости является доказательством участия молекул в процессе рассеяния. Как видно из [c.310]

Рассеяние на молекулах. Изучение рассеяния этого вида было начато Дж. Рэлеем примерно сто лет назад. Он получил вы- [c.24]

Комбинационное рассеяние на молекулах колебательный эффект комбинационного рассеяния [c.351]

Величина (сйю, сор) есть второе слагаемое в фигурных скобках в уравнении (3.16-55) С — универсальная константа. Первый множитель в фигурных скобках соответствует обычному коэффициенту усиления стоксовой волны при нормальном комбинационном рассеянии на молекулах [ср. уравнение (3.16-22)]. Второй множитель в фигурных скобках характеризует особые условия рассеяния на поляритонах второе слагаемое в знаменателе пропорционально "Р малых со и ведет себя [c.387]

Рис. 1.2. Типичный спектр колебательно-вращательного комбинационного рассеяния на молекулах азота для температуры 300 °К (теоретическое распределение) при возбуждении излучением с длиной волны 337,1 нм.

Рис. 1.3. Рассчитанный спектр чисто вращательного комбинационного рассеяния на молекулах азота при температуре 300 К, при возбуждении излучением с длиной волны 337,1 нм.

Распространяясь в атмосферном канале, лазерное излучение испытывает энергетическое ослабление за счет его поглощения атомами, молекулами и аэрозолями, а также изъятия части энергии за пределы канала при рассеянии на молекулах и аэрозолях. Под коэффициентом ослабления атмосферного канала распространения излучения с частотой V в направлении г понимают коэф фициент пропорциональности в законе Бугера — Бэра, который в дифференциальной форме для плоской волны записывается в виде [c.33]

Распространяясь по атмосферной трассе зондирования, лазерный импульс испытывает поглощение и рассеяние на молекулах и аэрозолях атмосферы. Часть излучения, рассеянная атмосферой назад в направлении лидарной системы, может быть собрана и сфокусирована с помощью приемной антенны на фотодетектор, который преобразует ее в электрический сигнал, пропорциональный падающему световому потоку. При этом расстояние до любого рассеивающего объема на трассе зондирования однозначно определяется по значению временного интервала с момента посылки лазерного импульса, поскольку свет распространяется с известной скоростью. А интенсивность принятого сигнала в каждый конкретный момент времени зависит как от свойств конкретного рассеивающего объема атмосферы, так и от характеристик всей атмосферной трассы зондирования на двойном пути от лидара до рассеивающего объема и обратно. Приведем функциональную связь между всеми параметрами приемопередающей системы лидара и интенсивностями принимаемого с различных расстояний протяженной трассы зондирования локационного сигнала [43] [c.41]

Как можно видеть, оба сечения имеют зависимость от длины волны как и молекулярное рэлеевское рассеяние. Угловая зависимость дифференциального сечения рассеяния в случае диэлектрических частиц очень малых размеров является такой же, как и у молекул. Главное различие между упругим рассеянием на молекулах и аэрозольных частицах состоит в численном значении сечения. Ясно, что диэлектрические шары с радиусами, значительно превышающими размеры молекул, будут иметь и соответственно большие сечения. [c.60]

Часто находят удобным [305] вводить отнощение суммарного коэффициента упругого рассеяния в обратном направлении к его составляющей, обусловленной рассеянием на молекулах [c.336]

Впервые азотный лазер был использован для наблюдения обратного комбинационного рассеяния на молекулах азота (при 365,9 нм) и молекулах кислорода (при 355,7 нм) на расстоянии 1 км в работе [153]. Особое значение в то время имел факт, что максимальная выходная мощность лазера достигала только 100 кВт. В работе отмечалось, что для получения таких же результатов с рубиновым лазером последний должен Ьыл бы обладать пиковой мощностью более 21 МВт, так как от длины волны сильно зависит и сечение комбинационного рассеяния [уравнение (3.165)], неквантовый выход фотокатода приемной оптической системы т)( )- Однако такие сравнительные оценки следует делать осторожно в связи с возрастанием ослабления (связанного в первую очередь с упругим рассеянием) на более коротких волнах. В работе [316] эта проблема была изучена, но сделанные заключения, возможно, имеют ограниченное значение в связи с тем, что автор пренебрегает влиянием ми-рассеяния на коэффициент ослабления и его расчеты не учитывают характеристик имеющихся в настоящее время улучшенных фотокатодов, чувствительных к красной области спектра (см. рис. 6.6). Следует подчеркнуть важное преимущество азотных лазеров — высокую частоту повторения импульсов имеются промышленные Ыа-лазеры, работающие с частотой 1000 импульс/с. [c.362]

Первое измерение с использованием комбинационного рассеяния распределения плотности газообразного вещества было предпринято в работе [41], где применялся рубиновый лазер мощностью 25 МВт с модуляцией добротности. Сигнал комбинационного рассеяния на колебательно-вращательных переходах молекул азота наблюдали в ночное время на высоте до 3 км. При использовании блокирующего фильтра для длины волны 694,3 нм в сочетании с интерференционным фильтром с полосой пропускания 15 нм в работе [41] получена общая спектральная разрешающая сила 10 . Этого более чем достаточно для того, чтобы отношение между интенсивностью обратного сигнала упругого рассеяния с длиной волны 694,3 нм и интенсивностью обратного сигнала комбинационного рассеяния на молекулах азота с длиной волны 828,5 нм превысило 500. В работе [317] исследования атмосферного азота методом ком- [c.362]

Здесь M(i ) —соответствующее число частиц, а, рэл(л, ) — сечение рэлеевского рассеяния в обратном направлении для i-й компоненты атмосферы. В действительности не существует прямого пути для определения рэлеевской компоненты E(Xl,R). Однако в работах [319, 320] сделана попытка оценить рэлеев-скую компоненту принятого обратного сигнала комбинационного рассеяния на молекулах азота следующим образом [c.363]

В работе [334] сделано предположение о возможности использования данных обратного комбинационного рассеяния на молекулах N2, если известно давление у поверхности Земли, для определения профиля концентрации молекулярных компонент и последующего расчета температуры атмосферы. Хотя было показано, что комбинационное рассеяние может быть использовано для оценки профиля концентрации молекулярных компонент атмосферы, следует подчеркнуть, что этот результат достигается лишь благодаря нормированию искомого сигнала по одновременно измеряемой величине сигнала в обратном направлении от комбинационного рассеяния на молекулах азота, что позволяет устранить влияние аэрозолей на коэффициент ослабления, поправки на l// неопределенности (У ) и флуктуации 1 Абсолютные измерения профиля концентрации молекулярных компонент сильно зависят от указанных характеристик. Авторы работы [334] продемонстрировали хорошую корреляцию между изменениями амплитуды принятого сигнала комбинационного рассеяния на молекулах азота в об- [c.375]

В работе [335] высказано предположение, что использование вращательного спектра комбинационного рассеяния на молекулах N2 может оказаться более подходящим методом для получения информации о температурном профиле атмосферы. Это предположение связано с большей интенсивностью рассеяния и большей температурной чувствительностью вращательного спектра. [c.376]

Рис. 9 55. Соответствие между выходной мощностью тепловой электростанции и лидарным сигналом комбинационного рассеяния на молекулах ЗОг, находящихся в дымовом шлейфе этой электростанции расстояние, с которого осуществлялось измерение, равно 210 м 3741

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]

Спектры комбинационного рассеяния лазерного излучения в океанической воде подтверждают существование температурного эффекта [431]. На рис. 10.35 сравниваются спектры комбинационного рассеяния на молекулах воды течения Гольфстрим и Лабрадорского течения. Температура воды, измеренная точным контактным способом, оказалась равной 15,7 и 4,7 °С соответственно. Оба спектра были получены для слоя воды толщиной 10 м. Анализ формы обеих полос показывает, что полимерная составляющая молекул воды при переходе от Лабрадорского течения к Гольфстриму уменьшается на 13 %. Это соответствует температурной разности 13 °С, а измеренная раз- [c.522]

Сведения о межмолекулярных силах можно получать либо из квантовомеханических расчетов, либо из опыта. Например, по поведению соответствующих газов или изучая рассеяние молекул на молекулах. [c.58]

Специфический характер ядерных сил проявляется также и в том, что величина силы ядерного взаимодействия между двумя нуклонами зависит не только от расстояния между ними, но и от взаимной ориентации их спинов. Например, интенсивность взаимодействия пир при параллельных спинах отличается от их взаимодействия при антипараллельной ориентации спинов. Наиболее убедительным подтверждением этого вывода являются результаты опытов по рассеянию медленных нейтронов на молекулах ортоводорода (с параллельной ориентацией спинов обоих протонов, [c.136]

Напомним, что комбинационное рассеяние света представляет собой спонтанное испускание фотона hv при исчезновении фотона /lvo возбуждающего света (см. 23.5). При рассеянии происходит изменение частоты vo на величину частоты собственных внутренних колебаний молекул (v = vo Vг). в спектре комбинационного рассеяния появляются стоксова (vs = vo—VI — красный спутник) и антистоксова (vas = VQ- -Vi — фиолетовый спутник) компоненты. Иногда этот вид рассеяния называют рассеянием на внутримолекулярных колебаниях. [c.312]

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]

Отсюда вытекает, что для геометрически подобных препятствий амплитуда рассеянной волны в любой удаленной точке прямо пропорциональна объему препятствия и обратно пропорциональна квадрату длины волны.Это последнее заключение можно было предвидеть, и не производя расчетов. Отношение амплитуды рассеянной волны к первоначальной амплитуде должно быть прямо пропорционально объему Q и обратно пропорционально расстоянию г, а для того чтобы получить безразмерную величину, необходимо еще разделить на так как, кроме X, нет другой величины, имеющей размерность длины. Отсюда следует, что излученная энергия, пропорциональная квадрату амплитуды, будет пропорциональна Этот закон обратной пропорциональности четвертой степени имеет место (вследствие подобных же причин) и в оитике, для рассеяния света на частицах, размеры 1 оторых малы ио сравнению с длиной световых волн. Голубой цвет неба, например, объясняется преобладанием коротких волн в свете, рассеянном на молекулах воздуха и, возможно, на других частицах. С другой стороны, в прошедшем свете преобладают длинные волны. Эта теория принадлежит Рэлею, который также указывал на акустическую иллюстрацию [c.305]

Необходимо заметить, что формально рассуждения Рэлея были неверны, так как фактически рассеяния на молекулах не происходит. На самом деле рассеяние в газовой среде, как было показано после построения статистической физики, происходит на флюктуациях концентрации молекул. Известно, что в нормальных условиях в 1 кубическом сантиметре газа находится в среднем 2.7 10 молекул. Число флюктуирует, и характерная величина флюктуации составляет 10 молекул. Эта большая сама по себе величина совершенно ничтожна по сравнению со средним числом молекул. Однако именно такие флюктуации и определяют рассеяние в газовой среде. При этом формулы для коэффициента рассеяния и идцикатрисы оказались справедливыми. Более подробно об этом см. в книге [44]. [c.25]

Почему небо синее Нас интересует зависимость интенсивнсст г рассеянного отдельным атомом света от частоты. Оказывается, что синий свет рассеивается атомом гораздо сильнее красного. (Красный цвет Солнца на закате объясняется тем, что, когда свет проходит через большую толщу воздуха, синий цвет сильно поглощается и остается красный.) Вы можете проделать опыт, демонстрирующий этот эффект. Возьмите стеклянный шар или банку с водой и лампу. Добавьте в воду несколько капель молока и перемешайте. Направьте пучок света от лампы через воду так, чтобы видеть пучок либо в рассеянном на молекулах молока свете (наблюдение под углом), либо глядя прямо на пучок через воду. Обратите внимание на синюю окраску рассеянного света (при наблюдении под углом) и на красноватый оттенок при наблюдении источника света по прямой линии через банку. Добавляя капли молока в воду, вы будете наблюдать эффект постепенного сгущения тумана . [c.339]

Поглощение радиоволц в тропосфере может быть вызвано четырьмя факторами поглощением в капельных образованиях или, как их принято называть, в гидрометеорах, понимая под этим дождь, туман, град, снег молекулярным поглощением рассеянием на молекулах и агрегатах молекул, в частности, в условиях дымки поглощением в находящихся иногда в тропосфере твердых частицах (пыли, дыма и т. д), т. е, в условиях мглы. В настоящем параграфе рассматривается поглощение радиоволн в капельных образованиях. [c.175]

В то время как в работе [319] принимаемый сигнал упругого рассеяния в обратном направлении нормирован с помощью сигнала комбинационного рассеяния, соответствующего колебательно-вращательным переходам в молекуле азота, в работе [320] с этой целью использовано антистоксово крыло чисто вращательного спектра комбинационного рассеяния в обратном направлении на 691,2 нм (возбуждение на 694,3 нм). Было показано, что для подобных работ требуется спектральное разрешение порядка 10 . Последний подход имеет два очевидных преимущества 1) вращательное комбинационное смещение равно только 50 см , а в случае колебательных переходов спектра комбинационного рассеяния оно равно 2330 см , а потому предположение [уравнение (9.7)] скорее всего справедливо 2) благодаря большему сечению и большей чувствительности фотокатода имеется заметное повышение величины сигнала неупругого рассеяния. Однако следует отметить, что требуется тщательный подбор характеристик фильтра, чтобы избежать чрезмерной температурной зависимости. Важность этого подхода заключается в том, что использование комбинационного рассеяния в измерениях устраняет необходимость абсолютной калибровки. Действительно, в работе [321] показано, что можно построить надежный моностатический измеритель коэффициента пропускания атмосферы, в основе которого лежит измерение сигнала комбинационного рассеяния на молекулах азота в обратном направлении. [c.364]

Рис. 10.15. а — подавление сигнала комбинационного рассеяния на молекулах воды при пересечении нефтяного пятна, б — интенсивность флюоресцентного излучения с длиной волны Я,f = 490 нм, полученная одновремено с зависимостью а в — толщина нефтяной пленки, рассчитанная по данным регистрограммы а, согласно уравнению (10.21), с учетом коэффициентов ослабления, полученных в лабораторных условиях [216]. [c.494]

Pf, мощности импульса комбинационного рассеяния на молекулах воды Ря и отношения Pf/Pr- На этом же рисунке указаны масштаб траектории полета и места, где одновременно проводились дистанционное зондирование и отбор проб воды для лабораторного анализа. Представлены также результаты точных лабораторных измерений концентрации хлорофилла а, экстрагированного из отобранных проб воды в тех 28 местах, где осуществлялось дистанционное зондирование. Из рис. 10.26 очевидна высокая корреляция вдоль всей траектории полета между данными по хлорофиллу а и значениями отношения PfIPu- Необходимо обратить внимание на следующий вопрос. Если ослабление вызвано главным образом наличием фитопланктона и коэффициенты ослабления на излучаемых лазером [c.510]

Первоначально обратный сигнал регистрировали в широком спектральном диапазоне, чтобы выяснить, насколько заметно перекрываются сигнал комбинационного рассеяния на молекулах воды и сигнал флюоресценции молекул природных примесей, всегда имеюшихся в воде и излучающих под действием ультрафиолетового лазера. В качестве примера на рис. 10.34 дана регистрограмма (по оси ординат логарифмическая шкала), полученная при локации чистых океанических вод в Средиземном [c.522]

Поляризация света при рассеянии. Если естественный свет падает на молекулу в направлении 0Y (рис. 29.6), то колебания его электрического вектора должны лежать в плоскости ZOX. Если наблюдать рассеянный свет в направлении ОХ, то в силу поперечности волн в этом направлении пойдут волны, обусловленные лишь той слагающей колебания электрического вектора, которая перпендикулярна к ОХ. Таким образом, в свете, рассеянном под щ)ямым углом к падающему, должны наблюдаться только колебания (электрического вектора), направленные вдоль OZ, т. е. свет должен быть полностью поляризован. [c.588]

При увеличении интенсивности возбуждающего света возникает вынужденное комбинационное рассеяние света. Оно обусловлено тем, что возникшее в результате рассеяния излучение на комбинационных частотах в свою очередь становится возбуждающим излучением, которое действует на молекулы рассеивателя. Благодаря этому в молекулах происходит раскачка колебаний, приводящая к усилению пербизлучения на комбинационных частотах. Если рассмотреть этот процесс в классической модели излучения по этапам, то он развивается следующим образом. Суммарное электрическое поле падающей и рассеянной волн вызывает поляризацию молекулы, а возникающий при этом дипольный момент молекулы пропорционален суммарной напряженности электрического поля падающей и рассеянной волн, т. е. колеблется с соответствующей комбинационной частотой. Благодаря этому потенциальная энергия взаимодействия ядер в молекуле изменяется на величину, пропорциональную произведению дипольного момента на квадрат суммарного электрического поля. [c.267]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...