Вынужденное явление Рамана
Категория реферата: Рефераты по физике
Теги реферата: реферат эволюция, курсовые работы
Добавил(а) на сайт: Дарюшин.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 | Следующая страница реферата
[pic] (10)
Решая уравнение (2) с учетом выражений (4) для силы и (10) для поля волны, получаем
[pic] (11)
Мощности [pic] и [pic], отдаваемые молекулой двум рассеянным
волнам—стоксовой и антистоксовой—вычислим так же, как и раньше:
[pic] (12)
[pic] (13)
Из выражения (12) видно, что в нормальных условиях опыта [pic] всегда
[pic], без дополнительных условий, связывающих волновые векторы. Это
означает, что стоксово рассеяние не имеет ограничений по направ-
Рис.1. Векторная схема вынужденного рамановского рассеяния как четырехфотонного процесса: [pic].
Оба испускания, как стоксово, так и антистоксово, являются направленными.
лению. Иначе обстоит дело с антистоксовым рассеянием, которое описано выражением (13). При выполнении условия [pic] постоянный приход энергии к антистоксовой волне [pic] будет гарантирован только в том случае, если
[pic]
(14) также если
[pic] (15)
Интенсивность антистоксовой линии достигает максимума для [pic];
направление ее эмиссии определяется равенством (14).
Удивительным свойством антистоксова излучения, вытекающим из выражения
(14), является тот факт, что эмиссия происходит только в определенном
направлении, а именно под углом [pic] к направлению [pic], т. е. к
направлению падающего света. Это показано на рис.1. Волновой вектор [pic]
имеет величину, равную
[pic] (16) где [pic] и [pic]—скорость света в данной среде и ее коэффициент преломления. Точно так же
[pic] и [pic] (17)
где [pic] означает, как и ранее, частоту колебаний молекулы. Введем еще две разности коэффициентов преломления, характеризующих среды, а именно:
[pic] [pic] (18)
Из векторной диаграммы, представленной на рис.1, можно определить [pic] согласно теореме Карно:
[pic]
Используя выражения (16)—(18), а также приняв, что
[pic] [pic] [pic] получим приближенное соотношение для малых углов [pic]:
[pic] (19)
Согласно этому выражению антистоксов свет рассеивается вдоль конуса, ось которого совпадает с направлением падающего света, а [pic]—угол между этим направлением и направлением образующей конуса. На экране,
Красное
Оранжевое
Желтое
Зеленое
Рис. 2. Вынужденное рамановское рассеяние в нитробензоле.
Рассеяние в антистоксову сторону наблюдается в виде концентрических колец, окружающих пучок света лазера. Последующие кольца соответствуют рассеянию с
большей частотой (более короткой длиной волны). Стоксово рассеяние имеет
различные направления, но наибольшая интенсивность света приходится на
направление падающего пучка.
установленном перпендикулярно к направлению падающего луча, виден яркий
цветной круг. Опыт показывает, что если кювету с жидкостью, например
нитробензолом, поместить между сферическими зеркалами резонатора Фабри—Перо
рубинового лазера, то стоксово рассеяние будет иметь место в инфракрасной
области. Для распространения его не характерно какое-либо определенное
направление; в основном это направление падающего луча, тогда как
антистоксово рассеяние образует ряд световых конусов с цветовой гаммой, от
красного до голубого. Ближайший из них соответствует частоте [pic], последующие — частотам [pic], [pic] и т. д. (рис. 2).
Механизм рамановского рассеяния в антистоксову сторону.
Уравнение (14) и иллюстрирующий его рис. 1 показывают, что процесс рамановекого рассеяния в резонаторе лазера является четырехфотонным процессом, в котором два фотона лазерного света исчезают, а вместо них появляются два новых фотона: стоксов и антистоксов. В четырехфотонном процессе как
Рис. 3 Векторная схема вынужденного рамановского рассеяния как двухфотонных
процессов с участием фононов разных направлений и величин.
Стоксово рассеяние имеет различные направления, тогда как антистоксово —
лишь одно определенное направление.
[pic], так и [pic]имеют точно определенные направления. В то время как
действительно точно определенное направление имеют антистоксовы фотоны
[pic], стоксовы фотоны [pic] рассеиваются в различных направлениях, главным
0'бразом в направлении падающего луча. Поэтому Цайгер с сотрудниками
предложил двухступенчатый механизм процесса рамановского рассеяния. При
этом каждая ступень является двухфотонным процессом, в котором принимают
участие два фотона и фотон [pic]. Последнему соответствует волновой вектор
волны, возникающей из когерентных колебаний молекул, возбужденных падающей
оптической волной. Первая ступень заключается в образовании стоксова фотона
и фонона [pic] из первого лазерного фотона:
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: профилактика реферат, предмет культурологии.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 | Следующая страница реферата