Физическая энциклопедия - вынужденное рассеяние света

рассеяние света в в-ве, обусловленное изменением движения входящих в его состав микрочастиц (эл-нов, атомов, молекул) под влиянием падающей световой волны очень большой интенсивности и самого рассеянного излучения. Различают: вынужденное комбинационное рассеяние, происходящее при наличии либо внутримол. колебаний атомов, либо вращений молекул, либо движений эл-нов внутри атомов; вынужденное рассеяние Мандельштама Бриллюэна, в к-ром участвуют упругие колебания среды (т. е. звук. или гиперзвук.

волны); вынужденное рассеяние света на поляритонах (связанных колебаниях молекул и эл.-магн. поля) и т. д. Наблюдается В. р. с. в тв. телах, жидкостях, газах, плазме. Если интенсивность падающего света мала, в в-ве происходит спонтанное рассеяние света, обусловленное изменением движения микрочастиц в-ва под влиянием только поля падающей волны (см.

КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА, МАНДЕЛЬШТАМА БРИЛЛЮЭНА РАССЕЯНИЕ). Интенсивность рассеянного излучения в 1 см3 в этом случае составляет лишь 10-8-10-6 от интенсивности падающего света. При очень большой интенсивности падающего света проявляются нелинейные св-ва среды (см. НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА). На её микрочастицы действуют силы не только с частотой w падающего излучения и с частотой w' рассеянного излучения, но также сила, действующая на разностной частоте Dw, равной частоте собств. колебаний микрочастиц, что приводит к резонансному возбуждению этих колебаний. Напр., рассмотрим вынужденное комбинационное рассеяние с участием внутримол. колебаний атомов. Под влиянием суммарного электрич. поля падающего и рассеянного излучений молекула поляризуется, у неё появляется электрич. дипольный момент, пропорциональный суммарной напряжённости электрич. поля падающей и рассеянной волны. Потенц. энергия ат. ядер при этом изменяется на величину, пропорциональную произведению дипольного момента на квадрат напряжённости суммарного электрич. поля. Вследствие этого внеш. сила, действующая на ядра, содержит компоненту с разностной частотой Dw, что вызывает резонансное возбуждение колебаний атомов. Это приводит к увеличению интенсивности рассеянного излучения, что вновь усиливает колебания микрочастиц, и т. д. Таким образом, сам рассеянный свет стимулирует (вынуждает) дальнейший процесс рассеяния. Именно поэтому такое рассеяние наз. вынужденным (стимулированным). Интенсивность В. р. с. может быть порядка интенсивности падающего света. (О В. р. с. Мандельштама Бриллюэна (см. МАНДЕЛЬШТАМА БРИЛЛЮЭНА РАССЕЯНИЕ). Если при В. р. с. рассеянное излучение выходит из рассеивающего объёма без отражений от его границ, то рассеянный свет, как и в случае спонтанного рассеяния, явл. н е к о г е р е н т н ы м (см. КОГЕРЕНТНОСТЬ). Если рассеивающее тело помещено внутрь оптического резонатора, то в результате многократных отражений от зеркал формируется когерентное излучение на частоте рассеяния w'.

Это достигается лишь при значениях интенсивности падающего света, превышающих нек-рое пороговое значение. Направленность рассеянного излучения в этом случае определяется конфигурацией резонатора. Т. к. при В. р. с. интенсивности падающего и рассеянного излучений велики (106109 Вт/см2), то в в-ве одновременно с В. р. с. могут возникать и др.

нелинейные эффекты. Примером явл. параметрические процессы (см. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА), происходящие при В. р. с. в свободном пр-ве и приводящие к появлению излучения с целым набором новых частот wn=w+nDw, где n=1, В±2, +3, ... Компоненты с n?1 наз. антистоксовыми, а с n?-2 высшими стоксовыми компонентами. В. р. с. используется для преобразования интенсивного излучения лазера в излучение с большой яркостью и др. хар-ками, для возбуждения в в-ве интенсивного гиперзвука и др. видов движения микрочастиц, для изучения микроструктуры в-ва. .