Бриллюэновское рассеяние

Следует отметить, что наряду с приведенными методами исследования упругих свойств черных пленок может оказаться перспективным исследование рассеяния монохроматического света на термических флуктуациях (бриллюэновское рассеяние). Теоретическая трактовка этого явления дана в работе [191]. Первые экспериментальные исследования рассеяния монохроматического света на термических флуктуациях пока выполнены только в свободных мыльных пленках [192]. [c.150]

Неупругое рассеяние (рэлеевско-бриллюэновское рассеяние), характеризующееся тем, что частота рассеянного света отличается от частоты падающего света. Подобное светорассеяние оценивается с помощью спектроскопии Рэлея — Бриллюэна (разд. 13.5). [c.196]

Значения п , полученные из выражения (28) экстраполяцией на бесконечное разбавление, аналогичны значениям, полученным из выражения (26). Для ряда электролитов Марет и Егер [19] провели аналогичную экстраполяцию как функции /с к значению с = 0. При этом пользовались сжимаемостью, вычисленной из гиперзвуковых скоростей, определяемых измерением бриллюэновского рассеяния (табл. 3). [c.443]

Таблица 3 Числа гидратации, вычисленные по гиперзвуковой скорости, полученной бриллюэновским рассеянием

Кроме уширения линий в спектре КР за счет давления, флуктуации плотности газа при любом давлении будут также изменять ширину релеевской линии. По-видимому, при низком давлении газа релеевская линия подвержена просто доплеровскому уширению в соответствии с выражением (321), в частности, это было показано для аргона и водорода при атмосферном давлении [320]. При более высоких давлениях, однако, наблюдается обычное бриллюэновское рассеяние [326, 327], а также стимулированное бриллюэновское рассеяние [328, 330]. Объяснение эффекта Бриллюэна в газах следует искать в жидкостной модели газа. Бриллюэновское рассеяние наблюдается тогда, когда средний пробег молекул в газе меньше длины упругой термической волны для данного угла рассеяния [331]. К таким условиям сжатие газов приводит при данной температуре, но само по себе оно не оказывает влияния. Так, обычное бриллюэновское рассеяние в Аг, Хе, N2, СО2 и СН4 наблюдалось при комнатной температуре и атмосферном давлении [332]. Изменение направления наблюдения рассеянного излучения от направления возбуждающего излучения (рассеяние вперед ) до противоположного направления (рассеяния назад ) позволило оценить влияние на спектр типа флуктуаций, от гидродинамического до кинетического характера. Самый малый бриллюэновский сдвиг наблюдался для ксенона при угле рассеяния 10,6°, температуре 25,2 °С и давлении 795 мм рт. ст. и составлял 0,0016 см [332]. Эффект бриллюэнов-ского рассеяния рассматривался также с позиций кинетической теории газов [333]. [c.333]

Нетрудно понять, почему среди активных в рассеянии фундаментальных ча-стот наблюдаются только частоты, показанные на фиг. 6.7. Длины волн, возбуждающих комбинационное или бриллюэновское рассеяние, намного больше межатомных расстояний, и мы рассмотрим область кристалла, малую по сравнению с длиной волны, но содержащую большое число элементарных кристаллических ячеек. Если колебание, деформирующее кристалл, имеет малую длину волны, то линейные члены, от которых зависит поляризуемость при деформации решетки (если позволяет структура), взаимно уничтожаются при усреднении по всему кристаллу, так как в нем имеются области с колебаниями в противофазе. [c.156]

БРИЛЛЮЭНОВСКОЕ РАССЕЯНИЕ И НАУКА О ПОЛИМЕРАХ [c.148]

В настоящей главе будет изложена теория и описана экспериментальная техника измерения бриллюэновского рассеяния. Будут также рассмотрены применения этого метода для исследования нескольких полимерных систем и характер получаемой при этом информации. [c.149]

Для того чтобы выделить бриллюэновское рассеяние и исключить эффекты, связанные с рамановским рассеянием и флуоресценцией, необходимо использовать дополнительный узкополосный интерференционный фильтр. [c.155]

Все элементы, необходимые для монтажа установки, выпускаются промышленностью. Суммарная стоимость аппаратуры не превышает 50 тыс. долл. Благодаря этому измерение бриллюэновского рассеяния все более широко применяется при исследовании полимеров. [c.155]

Применение метода дифракции рентгеновских лучей и изучение проникновения воды при исследовании толстых и сверхтонких пленок полиметилметакрилата и триацетата целлюлозы показало, что последняя характеризуется более ориентированной структурой [1746]. Аморфные фазы полиметилметакрилата были исследованы [1747] методами электронной дифракции (для определения ближнего порядка), светового и рентгеновского рассеяния (изучение морфологии) и малоуглового рассеяния нейтронов (определение конформаций). В работе [1748] было изучено бриллюэновское рассеяние в полиметилметакрилате и полистироле в зависимости от температуры. Равновесные значения бриллюэновского расщепления наблюдались при температурах, лежащих примерно на 20 °С ниже температуры перехода. [c.349]

Распространение ультразвука и бриллюэновское рассеяние света [c.320]

Измерения бриллюэновского рассеяния в жидкостях вошли в практику лишь, с появлением лазера. Из-за очень маЛых частотных сдвигов бриллюэновских компонент от рзлеевского пика требуется предельно монохроматический источник све а. Так, например, для неон-гелиевого лазера с длиной волны 6300 А акустическая (фонон-ная) частота, а следовательно, и разделение бриллюэн-рэлеевских компонент составляют всего лишь около 6х 10 Гц для воды при <р = [c.431]

При очень интенсивном световом излучении лазера с модулированной добротностью (например, рубиновый лазер, 6300 А) индуцированное бриллюэновское рассеяние возникает при 180°. Предельно высокая оптическая интенсивность (например, 10 - 10 ° Вт см ) порождает фононы очень большой амплитуды и в результате - очень высокую интенсивность бриллюэновских компонент при ф = 180°. Для записи бриллюэновских компонент при 180° и для определения акустической скорости используются фотографические методы в сочетании с оптическим интерферометром с высокой разрешающей способностью [25], обеспечивающие точность около 1%. [c.431]

Ко времени написания книги было проведено два экспериментальных исследования смектиков В, говоряш их в пользу модели 1. Одно — это исследование диффузного рассеяния рентгеновских лучей [20], которое дает / 1 д — т 1 . Другое — исследование звуковых волн с помощью бриллюэновского рассеяния 121]. Результаты показывают, что на бриллюэновской частоте со/2я (порядка 10 Гц) С44 не равно нулю, хотя оно много меньше, чем другие модули. Однако, как указано авторами, такое поведение на высоких частотах полностью не исключает возможность того, что С44 О при со 0. Этот вопрос пока остается открытым. [c.338]

Эти волны можно было бы наблюдать либо современными акустическими методами, либо с помощью бриллюэновского рассеяния света. В настоящее время эксперименты ведутся в обоих ваправлениях. Предварительные данные [40, 41] показывают, что коэффициент сжимаемости Лц в уравнении (7.42) значительно больше двух других коэффициентов и С,,. В этом пределе колебания 6 и системы слоев становятся почти не связанными. Одна акустическая ветвь связана с флуктуациями плотности, а ее скорость [c.362]

В данной главе основное внимание уделено колебательным спектрам КР простых ионных и ионо-ковалентных кристаллов, обусловленным однофононными процессами. Однако такое ограничение произвольно далее станет очевидным, что отдельные обсужденные примеры, вероятно, представляют больший интерес с точки зрения физики, чем с точки зрения структурной химии. Ограничение только однофононными процессами оставляет за рамками обсуждения широкий круг интересных явлений в неорганических кристаллах, которые могут быть изучены методом спектроскопии КР, например электронное комбинационное рассеяние. Однако некоторым из этих явлений достаточно внимания уделено в других главах. Мы будем рассматривать только рассеяние на оптических модах. Бриллюэновское рассеяние, которое включает акустические фононы, обсуждено в гл. 6 первого тома данной монографии. Многофононному рассеянию вследствие его низкой интенсивности уделено мало внимания, хотя в отдельных случаях оно дает в спектр свой вклад, сравнимый по интенсивности с однофононными спектрами (спектрами первого порядка). Комбинационное рассеяние в металлах, на поляритонах и магнонах, а также гиперкомбинационное рассеяние описываются очень кратко, [c.409]

Настоящая коллективная монография содержит 13 обзорных статей по ряду новых методов исследования структуры и свойств полимеров. Теоретические основы этих методов достаточно сложны, что отражает объективно существующую тенденцию каждый новый шаг в познании тайн природы дается, как правило, с большим трудом, чем предыдущий. То же самое можно сказать и в отношении инструментальной части методов, которая в большинстве случаев опирается на различные приборы промышленного производства. Описываемые в книге методы часто могут дать качественно новую информацию, а следовательно, заслуживают того, чтобы ими заниматься и их развивать. К таким методам относятся, например, акустическая эмиссия полимеров, находящихся под нагрузкой, масс-спектроскопия напряженных полимерных образцов, бриллюэновское рассеяние и квазиупругое рассеяние лазерного света в полимерных системах. Весьма изящной выглядит конструкция нанотензилометра, позволяющего изучать процесс растяжения полимерного монокристалла. В книге проводится обсуждение и других методов, пока еще сравнительно мало распространенных, но явно заслуживающих пристального внимания физиков и химиков, работающих в области высокомолекулярных соединений. [c.5]

Исследование бриллюэновского рассеяния состоит в измерении скорости распространения и поглощения гиперзвуковых тепловых акустических фононов с использованием методов светорассеяния. Этот метод в настоящее время широко применяется в науке о полимерах для решения разнообразных задач. В настоящей главе описывается теория и экспериментальная техника, используемые при измерении бриллюэновского рассеяния. Приведены многочисленные примеры, иллюстрирующие возможности метода. К ним относятся определения адиабатической и изотермической сжимаецости, объемной -и сдвиговой вязкости, а также показателя адиабаты для маловязкой жидкости. При уменьшении вязкости наблюдается релаксационный переход из стеклообразного в высокоэластическое состояние в области гиперзвуковых частот, причем полученные данным методом результаты хорошо коррелируют с данными динамических механических и диэлектрических измерений. Вблизи области стеклования можно измерить высокочастотные предельные значения модуля сжатия и сдвига, а также коэффициента Пуассона. Определение поглощения фононов позволяет оценить гомогенность образца. [c.148]

Хотя для наблюдения эффекта используется оптическая спектроскопия высокого разрешения, бриллюэновское рассеяние следует все же считать методом динагушческих механических испытаний в гиперзву-ковом частотном диапазоне. [c.151]

Точжа, полученная методом бриллюэновского рассеяния, обозначена звездочкой. [c.162]

Бриллюэновское рассеяние позволяет изучать разнообразные физи-еские свойства полимеров. Этот метод является источником ин-юрмации как о кинетических, так и о термодинамических свойствах итериала. Его можно применять даже в морфологических исследова-иях. В настоящее время можно с уверенностью утверждать, что риллюэновское рассеяние становится стандартным экспериментальным ютодом в науке о полимерах. [c.167]

П]>8менение многоходового спектрометра Фабри— Перо вперв] открыло вшможность исследовать бриллюэновское рассеяние для мн гих материалов [1]. Большая часть работ, выполненных в згой нов области, была посвящена полимерам (см., например, обзор Паттерсо [2]). Использование длинноволновых акустических фононов при изл рении бриллюэновского рассеяния (где обычный диапазон длин во лежит в пределах от 0,1 до 10 мкм) оказалось чувствительным метод, исследования структуры материала на макромолекулярном уров При темп турах, лежащих существенно выше температуры стек вания скорость релаксации становится сопоставимой с частота [c.210]

Нерелаксирующая компонента продольного модуля упругости — это просто статический объемный модуль Ко Ко = Мо, поскольку в жидкости не могут существовать статические сдвиговые деформации). Пинноу и соавторы [28] вычислили эту величину из измеренного ими значения модуля упругости при нормализации результатов опытов (это фактически означает, что релаксационный модуль снижается до нуля при нулевой частоте или бесконечно высокой температуре). Выбор значения Ко из данных по бриллюэновскому рассеянию не вполне надежен. Хотя температурный градиент скорости звука при высоких температурах достигает постоянного значения [30], наблюдаемые значения модуля все же несколько изменяются с температурой вследствие зависимости частоты от удельного объема (по соотношению Грюнайзена). Поэтому в выборе значения скорости звука Уо, отвечающей максимальной температуре, при которой проводился эксперимент, содержится некоторый произвол. При таком выборе предельного значени скорости Ко определяется следующим образом [c.218]

Для того чтобы подойти к обсуждению полученных результатов с единых позиций, необходимо основываться на молекулярной модели, объясняющей движение макромолекул мы будем исходить из молекулярной модели кооперативного движения Адама и Гиббса [17], С этой целью рассмотрим данные по энергии активации, влиянию плотности сетки поперечных связей, данные по множественной релаксации и отнесение пиков потерь. Однако предварительно целесообразно ассмотреть результаты изучения бриллюэновского рассеяния вблизи Тд, о которых щла речь во вступительной части статьи. [c.224]

Бриллюэновское рассеяние вблизи Тд и модель кооперативьюго движения. Возможно, наилучщей моделью стеклования, удовлетворительной как в кинетическом, так и в термодинамическом аспекте, является модель кооперативной перестройки областей, размер которых зависит от температуры, как это было предположено Адамсом и Гиббсом [17]. Число молекул Z, одновременно претерпевающих перестройку, обратно пропорционально макроскопической энтропии образца. Размер перестраиваемых областей достигает макроскопического уровня при истинной термодинамической температуре перехода Гг, которая лежит примерно на 50 °С ниже наблюдаемой температуры стеклования Тд при квазистатическом эксперименте. При бриллюэновских частотах области кооперативного движения становятся статичными вблизи Тд. Однако, когда корреляционный размер приближается к 0,1 мкм, наблюдаются изменения интенсивности упруго рассеиваемого света, и при этом можно ожидать, что будет происходить усиление поглощения фононов вследствие структурного рассеяния. Эффекты такого рода проявляются только в тех случаях, когда плотность (и поэтому упаковка) областей, соверщающих кооперативные движения, отличается от плотности аморфной фазы. Тот факт, что в действительности на отношении интенсивностей упруго и неупруго рассеянного света или на поглощении фононов не сказывается достижение Тд, приводит к предположению об аморфном характере упаковки макромолекул в замороженных областях. Лишь измерения потерь на гиперзвуковых частотах в полимерах при температурах, существенно меньших Тд, позволяют обнаружить значительное снижение поглощения фононов вплоть до температур порядка 4 К [38]. [c.224]

Измерение бриллюэновского рассеяния в физике полимеров предстг ляет собой сравнительно новый метод. Тем не менее использован [c.228]

Прямое подтверждение существования этих двух ветвей было найдено Ляо, Кларком и Першаном [21] в экспериментах по бриллюэновскому рассеянию на однодоменных образцах р-метилбутил-/г- [ (п-метоксибензилиден) амино] циннамата. Это соединение имеет нематическую, а также смектические А- и б-фазы. Подбирая условия так, чтобы и падающий, и рассеянный свет был поляризован либо как обыкновенный, либо как необыкновенный луч, авторы наблюдали два пика, соответствующие двум модам, угловая зависимость скорости распространения которых прекрасно согласуется с теорией (рис. 5.3.13). [c.323]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология