Спонтанное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна в сверхзвуковых газовых потоках

• Автор: Косых, Николай Борисович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Глава 1. Современное состояние теоретических и экспериментальных исследований рассеяния света в покоящихся газах

1.1 Закон Рэлея для интенсивности света, рассеянного на флуктуациях плотности

1.2 Формула Эйнштейна для интенсивности рассеянного света в жидкостях и газах

1.3 Связь между формулами Эйнштейна и Рэлея. Случай идеального газа

1.4 Спектральный состав света, рассеянного на флуктуациях плотности: термодинамическая теория

1.5 Случай разреженных газов

1.6 Спектральное распределение интенсивности: кинетическая

модель

1.7 Рассеяние на бинарных смесях газов

1.8 Отношение интенсивностей компонент Рэлея и Мандельштам-Бриллюэна

1.9 Деполяризация рассеянного излучения

1.10 Экспериментальная база и техника измерений
1.11 Объекты исследований, их характерные физические величины
1.12 Перспективные направления экспериментов по рассеянию света в
газах и газовых потоках
Глава 2. Численные расчеты спектров спонтанного рассеяния в газовых потоках
2.1 Расчет интенсивности по формуле Рэлея
2.2 Термодинамическая модель: принципы построения, входящие параметры дифференциального сечения рассеяния

2.3 Кинетическая модель: аналитическое выражение^ спектральной интенсивности рассеянного излучения
2.4 Учет влияния входной апертуры на спектр рассеяния МанделыптамаБриллюэна. Оптимальная форма диафрагмы
2.5 Сравнение термодинамической и кинетической моделей расчета
спектров рассеяния
Глава 3. Экспериментальная установка для измерения спектров рассеяния в газах
3.1 Объект исследования - газовая струя. Разреженный газ
3.2 Атмосферная струя
3.3 Лазер
3.4 Сферический интерферометр Фабри-Перо
3.5 ФЭУ в режиме счета фотонов
3.6 Оптическая система сопряжения точки измерения с системой регистрации
3.7 Система автоматического управления экспериментом
3.8 Градуировка спектрометра
Глава 4. Анализ экспериментальных спектров рассеяния Мандельштама-Бриллюэна в газах
4.1 Общий вид спектра рассеяния на интервале свободной дисперсии
4.2 Определение временного интервала регистрации фотоотсчетов при спектроскопии мандельштам-бриллюэновского рассеяния в газах
4.3 Влияние конечных размеров входной апертуры на измеренный спектр. Сравнение с расчетными данными
4.4 Расшифровка спектров. Определение кинетических коэффициентов, температуры газа и скорости потока
4.5 Спонтанное рассеяние в реальных атмосферных сверхзвуковых потоках
Заключение Список литературы

Кривая эллипса в пределах круговой апертуры радиуса Р является геометрическим местом точек эквидистантности пиков Мандельштама-Бриллюэна (рис.2.3). Для расчета поперечного сечения рассеяния в пределах конечной апертуры необходимо проинтегрировать дифференциальные сечения рассеяния по всем наблюдаемым направлениям:
(122)
кК-1 1 дхду На рис. 2.5 представлено расчетное отличие дифференциального сечения для угла наблюдения 22° от поперечного сечения в пределах круглой апертуры К = 20 мм, 1 = 150 мм, для У=0 при давлении азота Р = 760 мм рт. ст., статической температуре Т= 260 К. Как следует из рис.2.5, искажение спектра рассеяния в покоящемся или низкоскоростном потоке газа проявляется в том, что пик акустической ветви несколько уменьшается и смещается к центру. Зависимость угла рассеяния от геометрических факторов наблюдения представляет собой:
а, ч * |>'2 +(^т£0 +хсоз0о)2 в(х,у) = аг^,| — (2.2л)
(/ХОБ^О -ХБШб'о)
Обусловленный скоростью потока V доплеровский сдвиг спектра определяется скалярным произведением:
Д®£=К-У (2.24)
зависимость сдвига спектра от угла рассеяния:
Д/'(0) = -бш0 (2.25)

Кривые равного доплеровского сдвига в плоскости приемной апертуры представляют собой параболы вида:
у2 -^20(/шт#о + хсоБб'д)2 + (Дсоб(9о -хБтб’о)2 =0 (2.26)