Вынужденное комбинационное рассеяние света в прозрачных микрочастицах. Роль резонансов оптического поля

• Автор: Чистякова, Екатерина Константиновна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА I. ВЫНУЖДЕННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА В ПРОЗРАЧНЫХ
ЧАСТИЦАХ
1.1. Физические основы процессов вынужденного рассеяния света в
сплошной среде
1.1.1. Вынужденное комбинационное рассеяние
1.1.2. Вынужденное рассеяние Мандельштама -Бриллюэна
1.1.3. Вынужденное температурное рассеяние
1.1.4. Вынужденная флюоресценция
1.2. Вынужденное рассеяние света в прозрачных частицах
1.2.1. Оптические поля в прозрачных частицах
1.2.2. Собственные колебательные моды сферических частиц. Резонансы внутреннего оптического поля
1.2.3. Обзор основных экспериментальных результатов по наблюдению процессов вынужденного рассеяния в микронных каплях
Краткие выв оды по главе
ГЛАВА II. ПОРОГ ВЫНУЖДЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В ПРОЗРАЧНЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦАХ
2.1. Постановка задачи. Основные уравнения процесса ВКР
2.2. Определение порога ВКР на основе энергетического подхода
2.3. Эффект понижения порога ВКР в слабопоглощающих частицах
(“двойной” резонанс ВКР)
Краткие выводы по главе И

ГЛАВА III. ВЛИЯНИЕ ВЫНУЖДЕННОГО РАССЕЯНИЯ
МАНДЕЛЬШТАМА - БРИЛЛЮЭНА НА ПОРОГ ВЫНУЖДЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ В СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦАХ
3.1. Основные соотношения процесса ВРМБ
3.2. Коэффициент пространственного перекрытия электромагнитных и акустических мод в сферической частице
3.3. Результаты численных расчетов порога ВРМБ
3.4. О возможных механизмах понижения порога ВКР в сферической частице в присутствие эффекта ВРМБ
Краткие выводы по главе Ш
ГЛАВА IV. ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ РАССЕЯНИЯ В
УСЛОВИЯХ МНОГОМОДОВОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
ВЫНУЖДЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ В СФЕРИЧЕСКОЙ ЧАСТИЦЕ
4.1. Интенсивность излучения вынужденного рассеяния от сферической частицы
4.2. Угловое распределение интенсивности при многомодовом возбуждении ВКР
Краткие выводы по главе IV
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
В рамках разработки проблемы применения лазеров в атмосфернооптических исследованиях несомненный интерес представляют исследования, направленные на создание новых физических методов диагностики аэрозольных сред. Изучение вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) - нелинейно-оптического эффекта, возникающего в слабопоглощающих аэрозольных частицах при облучении их высокоинтенсивным лазерным излучением, является одной из задач подобного типа. Спектральное положение и интенсивность линий ВКР от отдельной частицы определяет ряд характеристик капель, в первую очередь их химический состав, радиус, а также поверхностное натяжение, вязкость, фазовое состояние. Более низкие по сравнению со сплошной средой энергетические пороги возникновения процесса вынужденного комбинационного рассеяния в частицах, узкая спектральная ширина линии ВКР (~ 0.01 см“1) открывают перспективы практического использования данного эффекта в Раман - спектроскопии аэрозолей. В отличие от традиционных спектроскопических методов определения химического состава образцов по спектрам их комбинационного рассеяния, для получения достаточно интенсивного сигнала ВКР, Раман -спектроскопия микрочастиц, являясь по сути дела внутрирезонаторной спектроскопией, не накладывает ограничений на минимальный размер исследуемой среды, позволяя проводить “т яНи” диагностику аэрозольных образований. Высокие значения коэффициента нелинейного преобразования основной волны в комбинационную составляющую существенно повышают чувствительность микро-Раман-спектроскопии, позволяя обнаруживать даже малые примеси (< 10%) в базовом веществе.
Экспериментальные исследования по зондированию жидкокапельных образований в открытой атмосфере [114], с использованием мощного Ий-УАО лазера, показали существование сигнала комбинационного рассеяния

Рис. 1.7. Зависимость радиационной добротности (?г резонансов различных порядков от параметра дифракции капли в отсутствие поглощения света веществом резонатора