Рассеяние света когерентное

Исходя из вышеизложенного, можно уточнить понятие параметра порядка для нефтяной дисперсной системы. Очевидно, что он должен представлять комбинацию нескольких внутренних переменных системы, например плотности, вязкости, коэффициента поглощения или рассеяния излучения когерентных источников света или звука и связанных с этим диффузионных эффектов в инфраструктуре системы и т.н. [c.181]

При когерентном рассеянии света молекулами, описываемом законом Рэлея (см. уравнение (467)), часть энергии излучения переходит в энергии вращательного и колебательного состояния молекул. Поэтому в спектре рассеянного света наряду с частотой линии возбуждающего света наблюдаются линии с большими и меньшими частотами, соответствующие выделению и поглощению энергии молекулами. Поскольку при комнатной температуре преобладает основное колебательное состояние, происходит только поглощение энергии. Линии получаемого таким образол спектра комбинационного рассеяния (КР) часто значительно сдвинуты по сравнению с линиями падающего на вещество света в сторону больших длин волн. В то время как ИК-спектр связан с изменением дипольного момента молекул, появление линий в КР-спектре связано с изменением поляризуемости молекул. Поэтому линии спектра [c.354]

Свет рассеивается микрогетерогенными системами только в том случае, если размер частиц г меньше длины световой волны X, а расстояние между частицами больше световой волны. При размере частицы г < X световая волна огибает частицу происходит дифракционное рассеяние. Если размер частиц значительно больше длины световой волны, происходит отражение света. Рассеяние света связано с тем, что переменное электрическое поле световой волны возбуждает частицу, индуцируя в ней переменный дипольный момент. В результате этого частица становится источником собственного излучения, сохраняя строгие фазовые соотношения с облучающим электрическим полем. Такое рассеяние света называется когерентным. Если падающий луч света монохроматичен, то свет, рассеянный частицами, таклсе монохроматичен и имеет такую же длину волны, как и свет падающий. Свет, рассеянный частицей, попадает на находящиеся вблизи частицы, происходит многократное рассеяние света. В результате возникает само-освещение среды рассеянными внутри нее электромагнитными волнами. Вследствие когерентности света, рассеянного частицами, волны рассеянного ими света интерферируют между собой и с волнами падающего света. На границе дисперсионная среда — дисперсная фаза происходит полное гашение облучающей волны, и вместо нее возникают преломленные и отраженные волны. [c.389]

Повышения интенсивности рассеянного света можно добиться с помощью достаточно интенсивных световых потоков или мощных лазеров. Качество регистрации рассеянных квантов можно повысить, имея совершенное оптическое и электронное оборудование. Применение лазеров стимулировало развитие этой, уже ставшей классической, области спектроскопии. Лазеры не только повысили чувствительность спектроскопии обычного (спонтанного) комбинационного рассеяния, но и стимулировали развитие новых методов, основанных на вынужденном, например на антистоксовом, комбинационном рассеянии, носящем название когерентного антистоксового рассеяния света (КАРС) или, в частности, резонансного комбинационного рассеяния (РКР). При возрастании интенсивности падающего лазерного излучения становится значительной интенсивность рассеянного стоксового излучения. В этих условиях происходит взаимодействие молекул одновременно с двумя электромагнитными волнами лазерной vл и стоксовой V т = Vл — v , связанных между собой через молекулярные колебания с VI,. Такая связь (энергетическая) между излучением накачки и стоксовой (или антистоксовой) волной может привести к интенсивному поляризованному излучению на комбинационных частотах, другими словами— к вынужденному комбинационному рассеянию. Причем в этих условиях оказывается заметной доля молекул, находящихся в возбужденном колебательном состоянии, и в результате на частотах Гл + VI, возникает интенсивное антистоксово излучение. [c.772]

Когерентное антистоксово рассеяние света (КАРС) связано с третьим членом в разложении (1), содержащим поляризуемость третьего порядка у. При одновременном облучении образца двумя лазерами с частотами [c.437]

Для проекционного метода значение имеет качество всей оптической системы, причем в настоящее время лимитирующими являются не аберрация объектива, строящего изображение, а дифракционные ограничения, определяемые волновой природой света, и явления, связанные с рассеянием света (в том числе и в толще светочувствительного материала), интерференционными эффектами и когерентностью (частичной) света [29]. При этом необходимо учитывать, что объективы, используемые в высококачественных фотолитографических системах, являются дифракционно ограниченными. [c.26]

Если на частицу падает неполяризованная волна при солнечном облучении, электрический вектор которой состоит из двух равных взаимно перпендикулярных компонент, не связанных условием когерентности, тогда рассеянный свет также состоит из двух некогерентных компонент [c.72]

Когерентное релеевское излучение, вследствие того, что оно вызывается колебаниями плотности, возрастает в ряду твердое тело — жидкость — газ рамановское излучение, в основном пропорциональное числу молекул в единице объема, составляет в кристаллах приблизительно половину, в жидкостях — не более нескольких процентов, а в газах -только несколько тысячных от всего рассеянного света. Таким образом, в газах эффект Рамана не сказывается на " езультате классической теории эффекта Тиндаля в отношении степени деполяризации общего излучения. [c.91]

Дипольный момент содержит член, который изменяется с частотой падающего света V. Согласно вышеизложенному, система будет поэтому излучать свет частоты V, который совпадает по фазе с падающим светом и называется поэтому когерентным. Это когерентное рассеяние света атомной системой называется релеевским рассеянием. Большее значение для выяснения вопросов структуры молекулы имеет изучение явления, известного под названием комбинационного, или рамановского, рассеяния. Чтобы понять происхождение этого явления, рассчитаем дипольный момент для перехода а—когда на систему воздействует излучение частоты V. Волновые функции будут [c.161]

Метод отыскания автокорреляционной функции путем счета фотонов можно уяснить с помощью схемы (рис. 7), приведенной в работе [10]. В верхней части рисунка изображена типичная кривая флуктуирующей интенсивности рассеянного света, охватывающая около трех когерентных временных интервалов Тк. Ниже показана плотность распределения детектируемых фотонов во времени, в еще ниже — их число п за каждый интервал времени Т (в данном случае от О до 8). Колебания числа фотонов непосред- [c.57]

Иногда расшифровывают как когерентное антистоксово рассеяние света. [c.288]

Выражение (2.16) дает интенсивность рассеянного света от одной молекулы. При комбинационном рассеянии света можно считать, что при небольших интенсивностях падающего света каждая молекула рассеивает независимо от других молекул, т. е. излучение различных молекул некогерентно (случай когерентного рассеяния [c.18]

Асимметрия индикатрисы вперед — назад на кривых, приводимых в работе [16], по-видимому, не проявляется. Поэтому представляют большой интерес дальнейшие исследования индикатрисы рассеяния, которые могли бы дать дополнительный материал для сопоставления с теорией. Заметим, что отступления формы индикатрисы от теоретической (и, в частности, ее асимметрия) могут свидетельствовать о частичной когерентности комбинационного рассеяния света в жидкостях. [c.42]

Для исследования воздушных потоков на расстояниях до нескольких десятков метров используется односторонняя дифференциальная схема (рис. 34) 192]. Здесь исследуемый объем зондируется двумя пучками когерентного света, что позволяет измерять одну проекцию вектора скорости, перпендикулярную биссектрисе пересечения пучков. В схеме используется газовый лазер (7), излучение которого проходит расщепитель (2). Далее два пучка проходят полупрозрачное зеркало (<3) и при помощи приемопередающей системы (4) направляются в исследуемую точку потока (5), находящуюся на расстоянии I от оптической системы. В области пересечения двух пучков образуется интерференционное поле. Рассеянный свет в зоне пересечения пучков собирается снова системой (4) и при помощи полупрозрачного зеркала (5) и линзы (б) направляется на фотоприемник (7), сигнал с которого поступает в измерительную аппаратуру. [c.79]

Сравнительно простой вид имеет функция аппарата а(х) для предельных случаев, когда щель спектрографа освещена вполне когерентным или вполне некогерентным светом. Практически же при освещении щели спектрографа с использованием конденсорной линзы, как это обычно делается при исследовании спектров комбинационного рассеяния, свет, падающий на щель, может быть частично когерентным. В этих промежуточных условиях освещения функция аппарата имеет весьма сложный вид. [c.14]

Реальные материалы могут быть оптически анизотропными и неоднородными. Оптическая неоднородность сред обусловлена сложной зависимостью диэлектрической проницаемости от пространственных координат. Опт>1ческие свойства дисперсных систем определяются совокупностью четырех факторов рассеянием света на отдельных частицах (рассеивателях), когерентным электромагнитным взаимодействием рассеивателей, интерференцией рассеянного света и некогерентным взаимным облучением частиц рассеянным ими светом [30]. [c.40]

Лазеры могут также использоваться для возбуждения в исследованиях комбинационного рассеяния света. Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) нашла ряд приложений в исследовании промежуточных продуктов фотохимических реакций. Высокая интенсивность и монохроматичность лазерного излучения обеспечивает методу КР чувствительность, которая недоступна с традиционными световыми источниками. Кроме того, появляется возможность изучения промежуточных соединений с временным разрешением. С перестраиваемыми лазерами становится возможной резонансная лазерная спектроскопия (РЛС). Когда длина волны излучения, возбуждающего комбинационное рассеяние, подходит к сильной полосе поглощения исследуемого образца, интенсивность КР увеличивается на шесть порядков по сравнению с обычным, нерезонансным возбуждением. Одним особенно важным вариантом лазерной спектроскопии КР является когерентная антистоксова спектроскопия комбинационного рассеяния (КАСКР), которая зависит от нелинейных свойств системы в присутствии интенсивного излучения и включает смешение нескольких волн. Высокая чувствительность получается вследствие того, что регистрация проводится скорее по люминесцентной, чем по абсорбционной методике. Паразитное рассеяние возбуждающего света ограничивает чувствительность традиционных исследований КР, но в экспериментах по КАСКР вблизи длины волны испускаемого излучения нет возбуждающего излучения, поэтому рассеянное возбуждающее лазерное излучение может быть отфильтровано. [c.197]

Помимо обычных одноквантовых переходов, в каждом из к-рых поглощается или испускается один квант энергии, возможны многофотонные процессы, представляющие собой либо последовательность неск. одноквантовых переходов, либо один К. п. системы между двумя квантовыми состояниями, но с излучением или поглощением неск. квантов одинаковой или разной энергии. Вероятность многоквантовых переходов быстро уменьшается с понижением интенсивности взаимодействующего с в-вом электромагн. излучения, поэтому их исследование стало возможным лишь благодаря применению лазеров. Простейший двухквантовый процесс-комбинац. рассеяние света, при к-ром частица (атом, молекула) одновременно поглощает квант энергии и испускает квант меньшей или большей энергии. При последоват. поглощении молекулой двух квантов света возможны в ряде случаев фотохим. р-ции (см. Двухквантовые реакции). Четырехквантовый переход является, напр., основой метода когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС) (см. Комбинационного рассеяния спектроскопия). С помощью этого метода удается изучать такие состояния, переходы в к-рые запрещены при одноквантовых переходах. [c.368]

Примерами нелинейного рассеяния являются гиперкомби-национное рассеяние, вынужденное комбинационное рассеяние, когерентное антистоксово рамановское рассеяние (КАРС). Гиперкомбинационное рассеяние света заключается в том, что в отличие от линейного рассеяния (см. разд. 5.2.5) в неупругом столкновении с частицей А( ) участвуют два фотона с частотой VI. В результате образуется молекула в другом энергетическом состоянии и один фотон, имеющий энергию hvj. А(Е )+2 Av, [c.125]

Такой рассеянный свет состоит из двух частей 1) из света, длина олны которого одинакова с длиной волны падающего света, — когерентное излучение, излучение Релея (Rayleigh) и 2) из излучения, которое имеет другую, обычно меньшую частоту, ббльшую длину аолны, чем падающий свет — излучение Рамана (ср. гл. XI), [c.91]

Интенсивность рассеянного когерентного релеевского излучения, согласно предыдущему, зависит, во-первых, от степени упорядоченности расположения рассеивающих моле ул, а, во-зторых, от величины индуцированных моментов в отдельной молекуле, т. е. от поляризуемости а. Временные колебания плотности, вызывающие появление рассеянного света, уже не люгут объяснить дальнейшее явление, состоящее в том, что если падающий световой луч линейно поляризован, то луч, испытавший преломление, остается полностью поляризованным, а рассеянный свет — частично деполяризован. Для объяснения такой деполяризации рассеянного света приходится отказаться от сделанного ранее (стр. 55 и 69) упрощающего предположения о том, что внутри молекулы ее поляризуемость изотропна, т. е. что поляризуемость во всех направлениях одинакова. Уже не в каждой молекуле индуцируется момент, пропорциональный силе возбуждающего поля, .. = аЕ, совпадающий с направлением поля. Если бы это было так, то колебания молекулы происходили бы только в направлении электрического поля — падающего света, и излучение, перпендикулярное к направлению колебаний, было бы полностью поляризовано. Если же поляризуемость в молекуле не во всех направлениях одинакова, т. е. анизотропна, то молекула уже не колеблется в направлении возбуждающей силы и излучение содержит также свет, у которого направление элгктрических колебаний перпендикулярно к возбуждающему полю, т. е. рассеянный свет содержит в большей или меньшей степени колебания, параллельные направлению падения возбуждающего света. Поэтому рассеянный свет является смесью поляризованного и возникшего вследствие деполяризации естественного света, как это в действительности и наблюдается. Итак, для объяснения деполяризации рассеянного света мы должны принять анизотропию поляризуемости. Это значит, что в направлениях трех взаимно перпен- [c.91]

Из специализированных лазерных приборов кратко рассмотрим спектрометр когерентного антистоксового рассеяния света, первый коммерческий образец которого представлен на рынке фирмой Квантель [12]. Прибор состоит из лазера на гранате, лазера на красителе с перестройкой и дополнительных приспособлений. Обеспечивается непрерывное сканирование в интервале 200 см с разрешением 0,1 см . В этом методе спектр получается под действием на образец двух лазерных полей, разность частот которых совпадает с частотой колебаний молекул, а направления распространения удовлетворяют определенным условиям. Отличительная особенность КР в такой ситуации — его высокая интенсивность, превосходящая в 10 —10 раз интенсивность обычного КР. Продемонстрированы перспективы метода для определения малых содержаний молекул в газах, изучения восприимчивости и времени релаксации, измерения температуры. [c.15]

В последние годы для изучения конформации макромолекул в блоке применяют метод нейтронографии [46]. Для увеличения длины волны нейтронов их охлаждают с помощью жидких водорода или гелия. Их скорость при этом снижается, и длина волны К возрастает примерно до 10 А. Будучи незаряженными частицами, нейтроны взаимодействуют главным образом с ядрами атомов, а не с электронами. При этом может происходить когерентное и не-ко герентное рассеивание нейтронов. Когерентное рассеивание значительно больше у дейтерия, а некогерентное — у водорода. Учитывая это, изучают растворы дейтерированного полистирола в недейтерированной матрице или, наоборот, растворяют недейтери-рованный полимер в дейтерированной матрице. Обычно готовят серию растворов дейтерированного полимера разной молекулярной массы, по возможности монодисперсных, и растворяют их в протонированном полимере, который служит разбавителем. Из зависимости интенсивности рассеяния света от молекулярной массы рассчитывают размеры макромолекул так же, как это делают в методе светорассеяния (см. гл. 14). Результаты изучения полистирола, например, этим методом показали, что макромолекулы в блоке имеют такую же конформацию, что и в 0-растворителе, и описываются, как гауссовы цепи. [c.445]

Столкновение световой волны с фронтом когерентных гиперзвуковых волн приводит к частотной модуляции рассеянного света (аналог эффекта Допплера) и, следовательно, к расширению его частотного состава. Заметим, что такое (относительноеДсо/ш) расширение оказывается значительно более узким (Асо 10 —10 Гц), чем рамановское (Ао)л 10 Гц), обусловленное изменением колебательной энергии молекулы при столкновении ее со световыми квантами. Нас будет здесь интересовать третья разновидность уширения спектра рассеянной световой волны, обусловленная некогерентным броуновским (хаотическим) движением частиц среды. Это, получившее название рэлеевского , уширение спектральной линии рассеяния имеет наименьшую из трех ширину (Дсй 10 —10 Гц), и наблюдение его стало возможным лишь сравнительно недавно. [c.51]

Результаты графической обработки полученных данных показаны на рис. 8 и 9. Схема экспериментальной установки, используемой обычно в работах по методу автокорреляционной функции, подобна изображенной на рис. 2. Особенность фокусировки рассеянного света состоит в том, что на катод фотоумножителя попадает свет, рассеянный приблизительно одной когерентной областью раствора. Для выполнения указанных выше математических операций сигналы вводятся с фотоумножителя в многоканальное (М 50—100) счетно-решающее устройство (коррелятор К на рис. 2), выдающее результаты расчетов на дисплей и (или) цифропечатающий прибор. Полное время эксперимента составляет в этом случае от нолуминуты до нескольких минут. [c.59]

Одновременно с процессом генерации интенсивных некогерентных внутримолекулярных колебаний возбуждаются когерентные внутримолекулярные колебания, что приводит к возникновению когерент-но1"1 стоксовой компоненты вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) накачивающего импульса Так возбуждаются только самые интенсивные линии комбинационного рассеяния света. Они только и могут быть изучены с полющью методов пикосекундной спектроскопии 1 б0]. Так были исследованы полносимметричные валентные [c.92]

Причиной когерентного рассеяния служит неоднородная структура фазы, вызванная флуктуациями плотности, концентрации и анизотропии асимметричных молекул, микроскопическими неоднородностями кристаллической структуры, включениями коллоидно-дисперсных частиц и т. д. Когерентное рассеивание света однородной средой вследствие статического характера теплового движения молекул и атомов называется молекулярным светорассеянием. Если размер рассеивающих частиц по сравнению с длиной волны возбуждающего света мал, а расстояние между рассеивающими частицами велико, то рассеяние называется релеевским. Для него характерна симметричность распространения света в прямом и обратном направлениях и пропорциональность коэффициента экстинкции, обусловленной рассеянием, концентрации рассеивающих частиц. Интенсивность рассеянного света /р зависит от величины угла ф между направлением луча возбуждающего и рассеянного света. Она выражается уравнением /р = асоз ф для поляризованного и /р = а(1 соз ф) для неполяризованно-го света (а — величина постоянная). [c.28]

Сколлимированный пучок необходимо фокусировать в центре рассеивающей ячейки. Уменьшение диаметра пучка приводит к увели чению на фотодетекторе когерентной области рассеянного света вследствие чего возрастает площадь на фотокатоде, обеспечивающа усиление детектируемого сигнала. Как правило, используются рас сеивающие ячейки двух типов. Цилиндрическая ячейка удобна дл работы при углах рассеяния от 20 до 160°. Поскольку падающш лазерный луч очень узкий, кривизна стенок ячейки вызывает незна чительное искажение рассеивающего объема, если ее диаметр больш одного сантиметра. Прямоугольная ячейка особенно удобна для наблк дения малоуглового рассеяния, однако ее можно использовать и пр больших углах рассеяния. Необходимо вводить коррекцию на пр [c.178]

Основные закономерности спектра МЧ кристаллической фазы могут быть поняты исходя из известной теоретической работы Мандельштама, Ландсберга, Леонтовича [15]. Согласно развитым в ней представлениям рассеяние света в кристалле, так же как и в жидкости, обусловлено изменениями во взаимном расположении частиц в результате теплового движения, которые влекут за собой местные изменения показателя преломления среды. Однако в отличие от жидкости движение частиц кристалла носит строго когерентный характер и представляется в виде тепловых волн, распространяющихся в кристаллической решетке. Рассеяние света при этом может рассматриваться как результат отражения падающего излучения на поверхностях таких волн. Амплитуда световых волн модулируется упругими колебаниями решетки, что приводит к появлению в спектре рассеяния дополнительных частот. [c.226]

Теория Орнстейна — Зернике не является молекулярной теорией, хотя в окончательной формуле для коэффициента рассеяния фигурирует величина, непосредственно связанная с силами межмолекулярного взаимодействия. Многими исследователями было показано, что теорию молекулярного рассеяния света в жидкостях и газах можно построить аналогично теории когерентного рассеяння рентгеновских лучей в жидкостях и газах [19, 20]. Моле- [c.330]

Почему нельзя определить кристаллинескую структуру, используя рассеяние света В принципе это дало бы огромное экспериментальное преимущество, поскольку в нашем распоряжении имеются источники когерентного света (лазеры) и, следовательно, существуют прямые способы измерения как интенсивностей, так и фаз. Рассмотрим типичный макромолекулярный кристалл, элементарной ячейкой которого является куб с ребром в 40 А. Обратной решеткой будет кубическая система точек с характерным расстоянием 1/40 А в каждом из направлений. Пусть в эксперименте по рассеянию используется свет с длиной волны 2000 А. Сфера отражения имеет радиус 1/Х = 1/2000 А . Таким образом, в нее попадает лишь один узел обратной решетки — начало координат. Никакой картины дифракции наблюдаться не будет. Если бы элементарная ячейка кристалла была достаточно большой (а обратная решетка достаточно частой), можно было бы проводить структурный анализ, но разрешение было бы низким, потому что доступная для измерений область обратной решетки ограничивается расстоянием, обратно пропорциональным длине волны. [c.428]

Лазеры применяют также при изучении комбинационного рассеяния и рассеяния Мандельштама -Бриллюэна [118]. Последнее возникает в результате взаимодействия монохроматического (лазерного) излучения с термоакустическими флуктуациями в исследуемом вешестве. Рассеяние Мандельштама - Бриллюэна и его использование для анализа биологических систем обсуждается в работе [84]. Комбинационное рассеяние наблюдается при взаимодействии когерентного лазерного света с веществом, что приводит к сдвигу частоты рассеянного света, содержащему информацию о молекулярных колебаниях в исследуемом образце. Спектроскопию комбинационного рассеяния используют для изучения многих биомолекул in vitro [79, 100], а с педавнегс времени - и интактных клеток [57]. [c.542]

Рассеяние света. Это явление принципиально отличается от обсуждавшихся выше тем, что его причиной является некогерентность вторичных источников света. Собственно говоря, рассеяние света — это результг т сложения вторичных волн, распространяющихся по всеь направлениям и действующих в точке наблюдения несогласованно (некогерентно). В средах с относительно большой плотностью, особенно в твердых телах, вторичные излучатели занимают более или менее фиксированные места и в значительной мере являются когерентными, т. е. излучают волны с фазами, почти не зависящими от времени. Однако в жидкости, где порядок в расположении молекул сохраняется недолго, когерентность источников не является полной. Когерентность практически отсутствует в разреженном газе, где вторичные излучатели — молекулы — действуют почти независимо друг от друга, в разные моменты времени и с различными частотами. В этом случае нельзя сказать, что в точку наблюдения за любой отрезок времени приходят волны с постоянной фазой. Запаздывания — фазы — могут ос- [c.34]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология