Рассеяние света на свете в веществе

РАССЕЯНИЕ СВЕТА НА СВЕТЕ В ВЕЩЕСТВЕ [c.14]

Рис. 1. [Когерентное рассеяние света. Падающий слева ва вещество свет частично Отражается от волновых фронтов (пунктирные линии) холостой волны, бегущей сверху, и в результате вправо вверх рассеивается слабая сигнальная (наблюдаемая) волна с частотой ш, = Шз — сог и волновым вектором й, = 3 — 2. Холостые волны существуют в веществе из-за тепловых или квантовых флуктуаций, и они могут быть, например, звуковыми или световыми. в последнем случае происходит рассеяние света на свете .

РАССЕЯНИЕ СВЕТА НА СВЕТЕ В ВЕЩЕСТВЕ [ГЛ. 1 [c.17]

Разобранные в настоящей главе случаи интерференции света дают возможность наблюдать это явление на специально осуществляемых опытах. Однако явление встречи двух или нескольких когерентных волн, между которыми наблюдается интерференция, имеет место, по существу, во всяком оптическом процессе. Распространение света через любое вещество, преломление света на границе двух сред, его отражение и т. д. суть процессы такого рода. Распространение света в веществе сопровождается воздействием световой электромагнитной волны на электроны (и ионы), из которых построено вещество. Под действием световой волны эти заряженные частицы приходят в колебание и начинают излучать вторичные электромагнитные волны с тем же периодом, что и у падающей волны. Так как движение соседних зарядов обусловливается действием одной и той же световой волны, то вторичные волны определенным образом связаны между собой по фазе, т. е. являются когерентными. Они интерферируют между собой, и эта интерференция позволяет объяснить явления отражения, преломления, дисперсии, рассеяния света и т. д. Мы познакомимся в дальнейшем с объяснением перечисленных явлений с указанной точки зрения. В настоящем же параграфе мы остановимся на одном частном случае из описанного ряда явлений. [c.89]

Интенсивность молекулярного рассеяния света сравнительно невелика, хотя явление хорошо наблюдается, например, при рассеянии света в атмосфере и морской воде. В лабораторных условиях при малых объемах вещества его наблюдать достаточно сложно, так как этому мешает главным образом свет, рассеянный на взвешенных частицах, отраженный от стенок кювет, и т. д. Для наблюдения молекулярного рассеяния необходимо устранить весь мешающий свет. Для этой цели используют специальное устройство, применяющееся для работы с жидкостями (рис. 23.11). В цилиндрический стеклянный сосуд С1 из другого сосуда С2 путем дистилляции перегоняется жидкость, в которой наблюдается рассеяние света. Такой способ заполнения сосуда С приводит к очистке жидкости от взвешенных примесей, остающихся в сосуде С2. Мощный источник света Е (ртутная лампа) освещает сосуд С] через боковую поверхность. Для концентрации света от источника в сосуде С1 служит эллиптический отражатель ЭО. Рассеянный свет проходит через окошко О и собирается линзой Л на щель спектрографа Сп или другого регистрирующего устройства. Для защиты жидкости от перегрева [c.120]

На исследуемое вещество направляются два лазерных луча, разности частот которых совпадают с одной из частот собственных колебаний молекулы или кристалла, что приводит к изменению заселенности колебательных уровней. Для анализа используется дополнительный, так называемый пробный, луч. Фактически исследуется стоксово и антистоксово рассеяние пробного луча. Описанную схему принято называть схемой активной спектроскопии рассеяния света. Пробный луч в этой схеме может использоваться как для регистрации фазовых соотношений между элементарными возбуждениями в разных точках среды (между фазами колебаний разных молекул) — когерентная активная спектроскопия так и для регистрации разности населенностей уровней—некогерентная активная спектроскопия. Естественно, что в обоих случаях рассеянный сигнал, получаемый в схеме активной спектроскопии, существенно превышает уровень сигнала, получаемого в спонтанном комбинационном рассеянии. [c.316]

Между тепловым фильтром Oi и кюветой с исследуемым веществом В помещается оптический фильтр Фг для того, чтобы выделить из спектра ртутной лампы нужную монохроматическую линию. Рассеянный исследуемым вещество М свет конденсорной линзой L направляется в спектрограф ИСП-51. Пройдя его входную щель S , расположенную в фокусе коллиматорного объектива 2, и коллиматорный объектив 2, свет параллельным пучком попадает в диспергирующую часть спектрографа, состоящую из трех стеклянных призм Л, 2 и Рз- Призменная система пространственно разделяет пучки света с разными длинами волн 1. Эти пучки направляются на фотопластинку под разными углами. С помощью камерного объектива О каждый из них фокусируется на фотопластинке в виде узкой спектральной линии. В результате [c.118]

Пусть на кювету с исследуемым раствором в направлении,, перпендикулярном ее стенкам, падает пучок монохроматического света с интенсивностью и. Обозначим через /д и 1ь интенсивности света поглощенного соответственно растворенным веществом и растворителем, а через и и — суммарные интенсивности отраженного от стенок кюветы и рассеянного света. Тогда интенсивность света после прохождения через кювету можно определить из уравнения. [c.189]

ДИФРАКЦИЯ <акустооптическая — дифракция света на неоднородностях среды, возникающих при прохождении в среде ультразвуковых волн волн — огибание волнами встречных препятствий рентгеновского излучения—рассеяние рентгеновского излучения веществом без изменения длины волны света — отклонение световых волн от прямолинейного распространения при прохождении света вблизи границ [c.229]

П. р. объясняется спонтанным распадом фотонов падающего света на пары фотонов с меньшими энергиями в результате взаимодействия эл.-магн. поля с веществом. Состояние вещества при этом не изменяется (в отличие от большинства др. видов неупругого рассеяния), поэтому выполняется закон сохранения энергии для фотонов [c.543]

Флуктуации плотности, которые всегда имеют место в жидкостях или газах, приводят к ряду наблюдаемых явлений. Из теории распространения электромагнитных волн следует, что прохождение света в строго однородной среде не сопровождается рассеянием. Однако чистое от примесей и загрязнений и макроскопически однородное вещество все же рассеивает электромагнитные волны вследствие флуктуаций плотности. Явление рассеяния света на мельчайших неоднородностях, возникающих из-за теплового движения частиц среды, называется молекулярным рассеянием. [c.183]

Если оптическая однородность среды нарушена, например, в среде имеются мельчайшие частицы постороннего вещества, случайно распределенные в объеме среды (в качестве примеров можно указать пыльный воздух, туман, дым), то говорят о рассеянии света, не употребляя термин дифракция. Такие среды называют оптически мутными свет в них распространяется не только в прямом направлении, но и рассеивается во все стороны. Явление рассеяния в оптически мутных средах впервые исследовал в 1869 г. английский физик Джон Тиндаль, поэтому явление получило название эффекта Тиндаля. Тиндаль первым наблюдал, что белый свет при рассеянии становится синеватым и высказал мысль, что голубой цвет неба связан с рассеянием солнечного света на частичках пыли, которые всегда есть в достаточном количестве в атмосфере Земли. [c.134]

Этот эффект, называемый также рассеянием света на свете, согласно предсказаниям квантовой электродинамики, должен существовать в вакууме в результате рождения виртуальных электрон-позитрон-ных пар. Вероятность этого процесса обратно пропорциональна энергии рождения пары, равной 1 МэВ, и поэтому эффект крайне мал и до сих пор не наблюдался. Поскольку в веществе энергия рождения пары электрон— дырка имеет порядок 1 эВ, то должен существовать эффект рассеяние света на свете в веществе с интенсивностью, на много порядков большей и поэтому доступной наблюдению, что подтверждено опытами С. М. Рывкина и др. До сих пор рассеяние света на свете наблюдалось лишь в конденсированном веществе (в воде, в кристаллах кальцита и dS), нелинейность которого гораздо больше вакуума. [c.412]

Кроме явлений параметрического рассеяния и двухфотонного распада, наблюдавшихся уже в лазерную эпоху оптики, бифотоны должны излучаться также и при давно известном спонтанном комбинационном рассеянии света. Как будет показано в этой книге, антистоксовы фотоны при низких температурах рассеивающего вещества излучаются лишь в паре со стоксовыми. К этому эффекту непосредственно примыкает четырехфотонное или гиперпараметрическое рассеяние, оптичающееся от трехфотонного параметрического рассеяния участием в элементарном акте двух фотонов накачки. Мы рассмотрим также некоторые особенности эффекта рассеяния света на поляритонах, занимающего промежуточное положение между параметрическим рассеянием и комбинационным рассеянием на колебаниях ионов в решетке кристалла. Эти колебания сопровождаются колебаниями электромагнитного поля внутри кристалла. Поляритон — это квант макроскопического (усредненного) поля, т. е. фотон в среде, и поэтому рассеяние света на поляритонах, а также трех- и четырехфотонное параметрическое рассеяние, естественно называть рассеянием света на свете в веществе (последнее дополнение отличает его от рассеяния света на свете в вакууме — чрезвычайно слабом и еще не наблюдавшемся эффекте релятивистской квантовой электродинамики). [c.9]

Гиперпараметрическое рассеяние (ГПР). В этом случае по определению вещество прозрачно на всех частотах, относящихся к процессу рассеяния. ГПР или рассеяние света на свете (последний термин естественно применять и к трехфотонному ПР) можно интерпретировать как результат распада двух фотонов накачки на пару фотонов с другими частотами, направлениями и поляризациями. При этом должны выполняться законы сохранения [c.33]

Гиперпараметрическое рассеяние. ГПР или четырехфотонное параметрическое рассеяние (его называют также рассеянием света на свете в веществе), которое удобно описывать с помощью кубической поляризуемости [41, 42, 89], впервые было зафиксировано Гринбергом и др. в кристалле сульфида кадмия в 1968 г. [1201. Дальнейшие эксперименты описаны в [121—125]. Антистоксовы квантовые шумы преобразователей частоты (т. е. каскадное ГПР в пьезокристаллах — см. 7.1) изучались теоретически в работах [41, 129—133] и экспериментально в [126—128]. [c.42]

Лазерный свет, как и обычный свет, можно рассеивать на некоторых веществах, включая жидкости. Рассеяние света на жидкостях, в результате которого изменяется частота рассеянного света, было экспериментально установлено индийским ученым Ч. Раманом и получило название Раман-эффекта . Суть этого эффекта состоит в том, что падающий на вещество свет взаимодействует с колебаниями молекул вещества и в итоге частота рассеянного света либо увеличивается, либо уменьшается на величину частоты молекулярных колебаний. В некоторых приспособлениях резонатор изготавливается из материала, который может давать комбинационное рассеяние света (например, из куска кварца с параллельными торцовыми гранями), а для возбуждения колебаний решетки кристалла применяется мощный пучок света от рубинового лазера. В рассмотренном приспособлении лазерный пучок действует как насос , то есть служит своего рода источником энергии. Напомним, что роль такого насоса в рубиновом лазере играет разрядная трубка. Возбужденные в кварце интенсивные колебания решетки модулируют световой пучок рубинового лазера, в результате чего рассеянный лазерный свет содержит как частоту, равную сумме частот падающего света и молекулярных колебаний, так и частоту, равную их разности. Наряду с термином вынужденное излучение иногда в этом случае пользуются и термином вынужденное рамановское рассеяние (SRS — stimulated Raman s attering). [c.58]

Схема опыта по рассеянию света. Простая схема опыта для исследования рассеяния света изображена на рис. 13.2. Мощный источник света расположен в фокусе линзы. Падающий на кювету К свет рассеивается находящимся в ней веществом. Призма Николя служит для обнаружения поляризации рассеянного света. С целью уничто- [c.308]

АНАЛИЗ [активационный — метод определения химического состава вещества с помощью регистрации излучения радиоактивных изотопов, образующихся при облучении вещества ядерными частицами люминесцентный — химический анализ вещества по характеру его люминесценции рентгенорадиометрический— анализ химического состава, основанный на регистрации рентгеновского излучения, возникающего при взаимодействии излучения радиоизотопного источника с атомами вещества рентгеноснектральный — метод определения химического состава примесей вещества по характеристическому рентгеновскому спектру его атомов рентгеноструктурный— метод исследования структуры вещества, основанный на изучении дифракции рентгеновского излучения в этом веществе спектральный — физический метод качественного и количественного анализа веществ, основанный на изучении их спектров — испускания, поглощения, комбинационного рассеяния света, люминесценции АНТИФЕРРОМАГНЕТИЗМ— магнитоупорядоченное состояние кристаллического вещества с антипараллельной ориентацией спиновых магнитных моментов соседних атомов в кристаллической решетке АЭРОДИНАМИКА—раздел аэромеханики, изучающий законы движения газообразной среды и ее взаимодействие с движущимися в ней твердыми телами АЭРОМЕХАНИКА— раздел механики, изучающий равновесие и движение газообразных сред и механическое воздействие этих сред на погруженные в них твердые тела [c.225]

СПЕКТРОСКОПИЯ (раздел физики, в котором изучают спектры оптические абсорбпионпая изучает спектры поглощения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового света акустическая — совокупность методов измерения фазовой скорости и коэффициента поглощения звуковых волн различных частот, распространяемых в веществе вакуумная — спектроскопия коротковолнового ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения, в которой применяют вакуумные спектральные приборы лазерная изучает полученные с помощью лазерного излучения спектры испускания, поглощения и рассеяния света мессбауэровская — метод изучения электрических и магнитных полей, создаваемых на атомных ядрах их окружением микроволновая — радиоспектроскопия электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн нелинейная — методы исследования строения вещества, основанные на нелинейных оптических явлениях оптико-акустическая — метод анализа вещества, основанный на изучении спектров поглощения света, возникающих [c.278]

При дифракции частиц того или иного сорта проявляется физ. специфика их взаимодействия с веществом. Так, рассеяние электронов определяется эл,-статич. потенциалом атомов ф (г), так что U = e(p r), где е — заряд олсктропа при рассеянии нейтрона оси, вклад в потенц. энергию U вносит их взаимодействие с ядром, а также с магн. моментом атома (см. Дифракция электронов, Дифракция нейтрона/), Дифракция атомов и молекул). Тем не менее явления Д. ч. всех типов, а также дифракции рентгеновских лучей очень сходны и оггисываются одинаковыми или очень близкими ф-лами, различающимися множителями — атомными амплитудами. Мн. явления дифракции света также на.ходят аиалоги в Д. ч. [c.680]

Другой механизм влияния электрич. поля на оптич. свойства вещества связан с определ. ориентацией в поле молекул, обладающих постоянным дипольным моментом или анизотропией поляризуемости. В результате у первоначально изотропного ансамбля молекул появляются свойства одноосного кристалла. Характерное время ориентационных процессов колеблется от 10 —10 с для газов и чистых жидкостей до 10 с и больше для коллоидных растворов, молекул, аэрозолей и т. п. Особенно сильно выражен ориентационный эффект в жидких к р и с т а л л а X (время релаксации 10" с), в них наблюдается целый ряд электрооптич. эффектов. В твёрдых телах при наложении электрич, поля наблюдается появление оптической анизотропии, обусловлен, установлением различий в ср. расстояниях между частицами решётки вдоль и поперёк поля (стрикционный эффект). Как ориентационный, так и стрикционный эффекты не только дают существ, вклад в эффект Керра, но и приводят к изменению интенсивности и деполяризации рассеянного света под влиянием электрич, поля (т. н. дитин дализм). [c.589]

Если размер рассеивающих неоднородностей много меньше длины волны в веществе Л/гг, рассеяние называется рэлеевским. При этом индикатриса рассеяния симметрична относительно вектора электрического поля падающей волны. Рассеяние на частицал с размерами, сравнимыми с Л/п, называется рассеянием Ми. В этом случае индикатриса является вытянутой (свет рассеивается преимущественно вперед [c.49]

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]

И среда является оптически совершенно однородной, то рассеяние не возникает. Оно гасится интерференцией вторичных волн. Впервые это показал Мандельштам [254]. Газ при атмосферном давлении оказывается онтически плотной средой (по отношению к видимому свету), жидкость — тем более. Оптическая неоднородность вещества может быть обусловлена не только флуктуациями числа частиц в заданном объеме, но и флуктуациями их ориентации [254], поскольку молекулы имеют анизотропную поляризуемость. Нас интересует рассеяние света на флуктуациях плотности в однокомпонентной системе. Локальное отклонение плотности от среднего значения вызывает изменение диэлектрической постоянной. С хорошей точностью имеем [c.279]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...