1 / 21

СПОНТАННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА

СПОНТАННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА. Рассеяние может происходить только в неоднородной среде. Неустранимым источником неоднородностей служат флуктуации (термодинамические и квантовые). Для анализа рассеяния света более важны термодинамические флуктуации.

brock-diaz
Download Presentation

СПОНТАННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. СПОНТАННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА Рассеяние может происходить только в неоднородной среде. Неустранимым источником неоднородностей служат флуктуации (термодинамические и квантовые). Для анализа рассеяния света более важны термодинамические флуктуации. По характеру изменения частоты при рассеянии различают: 1. Релеевское рассеяние – без существенного изменения частоты излучения - без изменения внутреннего состояния атомов, молекул, коллективных возбуждений. 2. Комбинационное рассеяние (Рамана-Ландсберга-Мандельштама) + рассеяние Мандельштама-Бриллюэна – с появлением в рассеянном свете линий, сдвинутых по частоте относительно возбуждающегосвета. В среде изменяется колебательное, вращательное или электронное состояние молекул-атомов (комбинационное рассеяние) или звуковых волн (фононов) – рассеяние Мандельштама-Бриллюэна.

  2. 2 2 1 1 Спектры рассеяния Спектр релеевского рассеяния – узкая несмещенная линия, окруженная более размытым фоном (крылья линии Релея). Для молекулярных газов: рассеяние на флуктуациях плотности дает узкую несмещенную линию; флуктуации анизотропии (ориентации молекул) приводят к размытой линии с шириной Существенное изменение частоты: стоксов и антистоксов сдвиги. Квантовая интерпретация КР (рамановское) – двухфотонный процесс. (τ – время свободного пробега). Отношение интенсивностей антистоксова и стоксова рассеяний Стоксов сдвиг Антистоксов сдвиг

  3. ВЫНУЖДЕННОЕ РАССЕЯНИЕ ВРМБ (акустические волны, электрострикционный механизм нелинейности) Увеличение интенсивности падающего на среду лазерного излучения Увеличение интенсивности спонтанно рассеянного излучения Интерференция падающего и рассеянного излучения Усиление пространственной модуляции интенсивности Усиление пространственной модуляции плотности среды (электрострикция) Увеличение рассеяния излучения (положительная обратная связь)

  4. 1 s 2 z 0 L ВРМБ Рассеяние может инициироваться флуктуациями или же облучением среды дополнительным лазерным излучением. Разделение излучения на прямое и рассеянное и конечная угловая расходимость излучения. Световые волны Звуковая волна Условие фазового синхронизма

  5. Волновые и квазиоптические уравнения

  6. Квазиоптические уравнения Нелинейная поляризация, приводящая к взаимодействию волн 1 и 2 Опускаем члены самовоздействия (в общем случае Одновременно протекают различные нелинейно- оптические процессы, включая самофокусировку)

  7. Уравнения переноса - время жизни фонона, При существенном затухании фононов в установившемся режиме

  8. Уравнения для оптических волн Уравнения для интенсивностей

  9. Коэффициент ВРМБ-усиления В приближении заданной накачки g– коэффициент ВРМБ-усиления

  10. Истощение накачки Для протяженной среды - полная перекачка в стоксову компоненту. В таких условиях необходим учет высших стоксовых и антистоксовых компонент

  11. ВРМБ и вынужденное релеевское (энтропийное) рассеяние Термодинамическое описание среды с учетом электрострикции и поглощения излучения Описываемые единым образом типы вынужденного рассеяния: • Электрострикционное ВРМБ: рассеяние света на звуковых волнах, • вызываемое интерференцией лазерного и стоксова пучков из-за электрострикции 2. Тепловое ВРМБ: рассеяние света на звуковых волнах, вызываемое поглощением излучения, приводящим к нагреву среды и изменениям ее плотности. 3. Электрострикционное вынужденное релеевское рассеяние: рассеяние света на изменениях плотности среды, вызываемых электрострикцией. 4. Тепловое вынужденное релеевское рассеяние: рассеяние света на изменениях плотности среды, вызванных поглощением оптического излучения Описание среды: уравнения гидродинамики, уравнение теплопроводности, уравнение состояния

  12. - коэф. вязкости Уравнение состояния Описание среды Уравнение непрерывности - плотность среды, u- скорость Уравнение Навье-Стокса Уравнение теплопроводности

  13. Линеаризация Линеаризованное уравнение непрерывности Линеаризованное уравнение состояния

  14. Линеаризация Линеаризированное уравнение Навье-Стокса Линеаризованное уравнение теплопроводности (Применяем div к линеаризированному уравнению Навье-Стокса и используем линеаризированное уравнение непрерывности) Исключаем скорость

  15. Поле двух волн содержит перекрестный член, отвечающий биениям с частотой и волновым числом rи τ - медленно меняющиеся функции z (пренебрегаем их производными по z) – сильное затухание звука и других возмущений среды

  16. Амплитуды волн в среде Резонансы знаменателя

  17. ВРМБ Резонансы при Вынужденное релеевское рассеяние Низкочастотный резонанс – при Ω = 0

  18. Нелинейная поляризация среды фазы

  19. Интенсивности оптических волн ВРМБ – вклад электрострикции и поглощения:

  20. ВРМБ, электрострикционный и абсорбционный механизмы Для электрострикционного вклада максимум при Для абсорбционного вклада максимум при Абсорбционный механизм сильнее электрострикционного в случае сильнопоглощающих жидкостей (с коэффициентом поглощения

  21. Вынужденное релеевское рассеяние , , Электрострикционный механизм: максимум при Абсорбционный механизм: максимум при Сравнение абсорбционных механизмов релеевского и МБ-рассеяния:

More Related