Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Топ:
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Дисциплины:
2022-11-24 | 31 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Продолжим начатое в разделе 6.1 рассмотрение энергетических квантовых состояний вещества. В том разделе из всей совокупности энергетических состояний, в которых могут находиться микрочастицы, рассматривались среднестатистические уровни. Для перевода молекул с такими энергетическими состояниями на более высокий энергетический уровень энергии фотона (во всяком случае, инфракрасного диапазона) недостаточно. Однако, наряду со среднестатистическими, в веществе имеется немало микрочастиц с более высокими значениями энергетических состояний (или уровней). При взаимодействии с такой частицей, колеблющейся с собственной частотой сом, фотон с энергией Е„ = hvH переводит эту микрочастицу в состояние с более высоким энергетическим уровнем. При этом фотон отдает ей часть своей энергии, а сам переходит в состояние с более низким уровнем энергии:
(6.25)
здесь h — постоянная Планка, у„ — начальная частота фотона, vc — частота нового фотона, ам — собственная частота колебаний молекулы.
Из выражения 6.21 следует, что частота вновь рожденного фотона меньше начального на частоту собственных колебаний микрочастицы. В результате такого взаимодействия микрочастица получает порцию энергии — толчок или импульс. Этот импульс передается соседним молекулам, вызывая упругие колебания в веществе, которые являются ничем иным как звуковыми колебаниями. Согласно квантовой теории [81, 82], как и электромагнитные колебания, упругие колебания также квантованы, т. е. их энергетический спектр, как и у фотонов, не может быть непрерывным, он является дискретным. Как известно, кванты электромагнитной энергии называются фотонами, кванты энергии упругих колебаний — фононами. В результате взаимодействия фотона hvH и микрочастицы не только рождается новый фотон hvc и фонон haM, но, получив импульс, микрочастица изменяет ориентацию результирующего вектора напряженности электрического поля, т. е. изменяется состояние поляризации этой микрочастицы. Микрочастицы совершают Два типа колебаний — вращательные и продольные. Вращательные колебания микрочастиц изменяют, траекторию (направление) движения рожденного фотона, Делая ее отличной от траектории первоначального фотона. Согласно данным работы [95], в веществе существует некоторое количество микрочастиц, энергетический уровень которых существенно выше среднестатистического (таких частиц примерно 0,7% от общего числа). При столкновении с такой частицей фотон неотдает, а получает от нее порцию (квант) энергии в соответствии с соотношением (при этом происходит поглощение фонона ):
|
(6.26)
Таким образом, при прохождении света (фотонов) через вещество происходит два вида рассеяния: упругое рассеяние, при котором рассеяние происходит без изменения частоты фотонов, и рассеяние, при котором кроме фотонов с исходной частотой рассеиваются и вновь рожденные фотоны с частотами , Первый вид рассеяния, как было отмечено в разделе 6.1, является линейным процессом и по имени ученого Рэлея, изучившего это явление, называется рэлеевским рассеянием. Второй вид рассеяния связан с изменением частоты рассеиваемых фотонов в результате комбинации частоты исходного излучения с колебаниями напряженности электрического поля микрочастиц. Поэтому этот вид рассеяния является нелинейным и называется комбинационным рассеянием (КР) или по имени индийского ученого Рамана, — рамановским рассеянием (отметим, что в 1927 г. советский ученый Мандельштам также одновременно с Рама-ном открыл это явление). По имени английского ученого Стокса, изучавшего этот вид нелинейного рассеяния, излучение с частотой называется стоксовым, а — антистоксовым. Интенсивность стоксова излучения равна
|
Примерно относительно интенсивности исходного излучения, интен-
сивность антистоксовой компоненты. .В большинстве случаев антистоксовым излучением можно пренебречь. Отметим, что комбинационное рассеяние существует наряду с рэлеевским. Этими двумя видами рассеяния и обусловлены потери энергии излучения в оптическом волокне. Оба типа рассеяния происходят во все стороны — большая часть уходит из волокна через боковую поверхность, остальная часть распространяется в волокне: половина в прямом направлении вдоль оси волокна, вторая половина — в обратном направлении. На измерении этой части обратного рассеяния основана работа оптических рефлектометров.
Взаимодействие фотонов с микрочастицами (и фононами) представляет собой вероятностный процесс. Обусловлено это известным принципом неопределенности Гейзенберга: (6.27) Согласно этому принципу, в каждый точно фиксированный момент времени / энергия фотона может принимать значения в некотором интервале Д£, или же точное значение энергии Е может быть определено в течение некоторого интервала времени ДЛ Из этих рассуждений следует, что как исходное, так и рассеянное излучение имеет некоторый разброс частот. и Как уже отмечалось, частота КР стоксовой компоненты сдвинута по отношению к начальному (исходному) излучению в область более низких частот на величину Для кварца этот сдвиг равен. .Таким образом, процесс комбинационного рассеяния является широкополосным.
Увеличивая интенсивность начального излучения , мы увеличиваем тем самым количество фотонов. В результате возрастает количество микрочастиц, перешедших на более высокий энергетический уровень, соответственно увеличивается число фононов. При этом изменяется поляризация частиц и показатель преломления вещества.
|
|
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!