Когерентная спектроскопия комбинационного рассеяния. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Когерентная спектроскопия комбинационного рассеяния - нелинейно-оптич. метод исследования спектров комбинац. рассеяния (КР), когерентный вариант активной лазерной спектроскопии комбинац. рассеяния света. В К. с. к. р. исследуют рассеяние не на равновесных элементарных возбуждениях среды, имеющих флуктуац. характер (как в обычной спектроскопии спонтанного комбинационного рассеяния света), а рассеяние света в среде, внутр. движения в к-рой предварительно селективно сфазированы с помощью дополнит, лазерных источников света. К. с. к. р. отличается также и от спектроскопии вынужденного комбинац. рассеяния света (см. Вынужденное рассеяние света)отсутствием порога по интенсивности .

В когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния для фазирования колебаний молекул с частотой

используется двухчастотное лазерное излучение, частоты компонент к-рого

подбираются так, чтобы выполнялось условие комбинац. резонанса:

. При этом на хаотич. внутримолекулярное движение, имеющее флуктуац. характер, накладываются регулярные вынужденные колебания с частотой

, фазы к-рых в разл. молекулах определяются фазами компонент лазерного поля; в результате в среде возбуждается волна когерентных молекулярных колебаний.

Если компоненты двухчастотного лазерного поля накачки представлены плоскими волнами с волновыми векторами k₁ и k₂, то волна когерентных молекулярных колебаний также будет плоской с волновым вектором q=k₁-k₂. Рассеяние зондирующего излучения с частотой ш и волновым вектором k носит в этом случае характер дифракции на бегущей волне когерентных молекулярных колебаний (рис.). Вследствие Доплера эффекта частота дифрагированной волны отличается от частоты волны зондирующего излучения на

(

- -

), т. е.

- (

) (частота стоксовой компоненты КР) либо

(частота антистоксовой компоненты КР), а её волновой вектор определяется соотношениями типа условий Брэгга:

(в случае стоксова рассеяния) либо

(в случае антистоксова рассеяния).

С помощью перестраиваемого по частоте источника частоту

можно сканировать вблизи области комбинационного резонанса и регистрировать при этом изменение интенсивности I (или поляризации, или фазы) дифрагировавшей компоненты зондирующего пучка. В частном случае плоских волн интенсивности сток-совой I_с и антистоксовой I_а компонент могут быть вычислены из соотношения:

где I₁ и I₂ - интенсивности соответствующих волн накачки (эрг/см²-с), L-длина области взаимодействия волн (см),

; нелинейная восприимчивость среды третьего порядка

= =

, где

- нерезонансная электронная,

- резонансная комбинационная нелинейные восприимчивости среды. Для уединённой компоненты КР лоренцевой формы (см. Контур спектральной линии:)

N_a, N_b - населённости ниж. и верх. уровней исследуемого перехода соответственно;

- сечение КР на единицу телесного угла

; Г (рад/с) - ширина резонансной спектральной линии КР.

При использовании жёсткой фокусировки лазерных пучков внутрь среды полная мощность рассеянной компоненты определяется только полными мощностями пучков накачки и параметрами среды и может превосходить мощность компонент спонтанного КР на много порядков.

В когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния регистрируют рассеянный сигнал в специально выбранном спектральном диапазоне, свободном от засветок возбуждающего излучения и паразитных некогерентных эффектов типа люминесценции (обычно используется антистоксова спектральная область). Высокая коллимированность пучка когерентно рассеянного излучения позволяет эффективно выделять полезный сигнал на фоне некогерентных засветок и помех; при использовании в качестве источников зондирующего излучения узкополосных стабилизированных лазеров достигается высокое спектральное разрешение полос КР, определяемое свёрткой спектров источников. Благодаря интерференц. характеру формы спектральной линии с помощью К. с. к. р. удаётся наблюдать интерференцию нелинейных резонансов разной природы (в частности, электронных и колебат. резонансов в молекулярных средах). Исключительно высокая разрешающая способность отд. модификаций К. с. к. р. путём подбора условий интерференции даёт возможность выявлять скрытую внутр. структуру неоднородно уширенных полос рассеяния, образованных наложив-шимися друг на друга линиями разной симметрии. "Многомерность" спектров когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния обеспечивает значительно более полное, чем в спектроскопии спонтанного КР, изучение оптич. резонансов вещества. В когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния разработаны методы получения полных комбинац. спектров за время от 10^-8 с до 10^-11 с.

Когерентная спектроскопия комбинационного рассеяния широко распространена как метод невозмущающей локальной диагностики поступательной (вращательной, колебательной и т. п.) температуры газов, газовых потоков или низкотемпературной плазмы, определения количеств. и качеств. состава смеси, распределения в пространстве и во времени компонент смесей и т. п. Когерентная спектроскопия комбинационного рассеяния применяется для исследования процессов в реактивных двигателях, мощных газовых лазерах, в установках для разделения изотопов, в электрич. разрядах, плазме, для исследования кинетики горения и взрыва, процессов обтекания твёрдых тел аэродинамич. потоками и др.

Альтернативой описанному стационарному варианту когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния является нестационарная К. с. к. р., в к-рой исследуется во времени процесс дефазировки когерентных молекулярных (решёточных и т. п.) колебаний, возбуждённых парой коротких импульсов, длительность к-рых меньше времён релаксации фазы и энергии исследуемых колебаний.

Литература по когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм ложен в своей основе. Он противоречит фактам. Среди них такие:

1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")

2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.

3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.

4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.