ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
мени определяется суперпозицией гармонических колебаний ω, ω+Ω
i
, ω-Ω
i
.
Комбинационное рассеяние света, связанное с тепловыми колебаниями
молекул, является следствием нарушения принципа суперпозиции: световые
волны и колебания среды оказывают взаимное влияние друг на друга.
Если в среде распространяются одновременно две световые волны — Е
1
и
Е
2
с частотами ω
1
и ω
2
, то поле Е = Е
1
+ Е
2
и сила взаимодействия света и
атома будут, в частности, содержать компоненту, изменяющуюся с частотой
ω
1
- ω
2
.В качестве волн Е
1
+ Е
2
используют волны видимого диапазона. Раз-
ность ω
1
- ω
2
можно сделать сколь угодно малой, и в частности близкой к ча-
стоте нормального колебания: ω
1
- ω
2
≈ Ω
i
. При этом возможна резонансная
раскачка колебаний атомов в молекулах. В этих условиях на хаотическое
внутримолекулярное движение накладываются регулярные вынужденные ко-
лебания, фазы которых в различных молекулах определяются фазами выну-
ждающих полей Е
1
и Е
2
. Направив в такую среду пробную волну с частотой
ω, можно наблюдать стоксово и антистоксово излучения на частотах
ω
с,а
= ω ± (ω
1
-ω
2
). (3)
Эффективность обмена энергией между взаимодействующими волнами,
как при всяком резонансе, зависит от фазовых соотношений между ними.
Поэтому рассеянная волна имеет наибольшую интенсивность в направлени-
ях, вдоль которых сохраняются фазовые соотношения между волнами. Эти
направления задаются условиями фазового синхронизма. Следствием этого
является узкая направленность рассеянного излучения, что позволяет практи-
чески полностью собирать рассеянное излучение на фотоприемник.
Наибольший практический интерес имеет антистоксово рассеяние (ему
соответствует знак + в соотношениях (3)), поскольку в антистоксовой обла-
сти, к примеру, отсутствует люминесценция образца.
Рассеяние на согласованных по фазе колебаниях (говорят: когерентно воз-
бужденных) будет приводить к значительному росту интенсивности рассеян-
ного света. Интенсивность потока КАРС достигает 1% от мощности пробной
волны. Столь эффективное рассеяние является следствием в первую очередь
сфазированности, когерентности вынужденных колебаний, а не их большой
амплитуды. Даже в сильных световых полях амплитуды вынужденных коле-
баний на два-три порядка меньше среднеквадратичных отклонений ядер от
положений равновесия в результате тепловых колебаний.
Спектр когерентного рассеяния может быть получен, если имеется воз-
можность плавной перестройки одной из частот волн накачки.
При этом проявляется интересная особенность сигнала КАРС. Когерентно
рассеянное молекулами излучение на частоте ω
а
состоит из двух компонент:
резонансной составляющей, связанной с колебаниями молекул, и нерезонанс-
ной компоненты, не связанной с молекулярными колебаниями. Вторая
компонента практически не зависит от разности частот волн накачки.
Поскольку эти компоненты когерентны, то они интерферируют между со-
бой и в регистрируемом сигнале появляются характерные max и min интен-
сивности при сканировании разности частот вблизи частоты молекулярного
38
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- …
- следующая ›
- последняя »
