Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 76
Текст из файла (страница 76)
также определяется возможностью получения синцовых волн и составляет -5.10'о Гц. Наилучшим материалом для осуществления взаимодействия упругих и спиновых волн лвляются ферриты, в частности монокристаллы иттриевого феррита-граната (ИФГ). Монокристаллы ИФГ, выращенные иэ расплава, обладают очень ниакими акустич. потерямн (на порядок меныпими, чем в монокристаллах кварца или любого другого вещества в диапазоне 10— 1000 МГц), а также малыми ферромагнитными потерями. ~а монокристаллах ИФГ иаготовляют линии задержки для сверхвысоких частот, в к-рых стержень иа ИФГ испольауется одновременно как преобразователь и кэк задерживающая среда. При этом время аадержки можно наменять. Напр., линия аадержки на ИФГ работает в диапааоне частот 0,5 — 1,0 ГГц, время задержки изменяется от 1 до 10 мкс, потери составляют 37 дВ. Используя усиление М.
в. вследствие нелинейности магнито упругого вааимодействия, можно добиться значительного снижения потерь. Лшо, Физическая акустика, под рад. У. Моэоиа, сер. с англ., т. 3, ч. Б, М., 1969, гл. 4; т. 4, ч. Б, М., !979, гл. 5;М о о о о о э Я. А., Нолввнейойй ферромагнитный резонанс, М., 1971; Ахпееер А. И., Барьяктар В.
Г., Пелетииос и к й С. В., Слпкаоые волны, М. 1967; Такер Дж.', Роиптои В., ')коер( звук э фкеяке твердого тела, еер. о англ., М., 1975. А. Л. Полякова, МАГНОН вЂ” квааичастица, представляющая собой квантовый аналог «пиковой волны В магнытоупорядоченпых средах. МАГИОН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИŠ— вааимодействие спнновых и упругих волн в твердом теле, см. Гвэогкитоупрувио волкы. МАНДЕЛЬШТАМА — ВРИЛЛЮЭНА РАССЕЯНИŠ— рассеяние световой волны на флуктуациях плотности в жидкостях или газах или на колебания« «ристоллической решетки в твэрдом теле, для к-рого характерен сдвиг частоты рассеянного света относительно частоты падающего.
В любом веществе — гаае, жидкости или твер- МАНДЕЛЪ)ПТАМА — БРИЛЛЮЭНА РАССЕННИЕ дом теле — при темп-ре, отличной от абсолютного нуля, имеются флуктуации плотности, обусловленные тепловыми колебаниями атомов и молекул. Их можно представить в виде набора упругих плоских волн со случайнымн фазами и амплитудами (т.
н. дебаевских волн), распространяющихся во всех направлениях внутри образца. При падении световой волны от внешнето источника на вещество происходит взаимодействие света с такими упругими волнами. Каждая иэ атнх волн создает периодич. решетку, на к-рой и происходит днфракция света (рис. (), это явление аналогично дир)- раички света яа рхьтряссуке. Вследст- Ряс.
С. Схема я рассеяяяя саетаеай волны с волновым эеятараы )сс яя еэуяаэай еаляе с еаляаьым ееягаРасссяяыд )юы К, ')'аяссая яямя яяряллельяымя линиями показаны ьаяяаеые Зсраяты эеукаэай волны, А, — яаляаеай вектор рассеянной световой волны. вне флуктуаций плотность вещества в каждой точне определяется ф-лой: Р = Ра+ Ар где рс — невоамущенное значение плотности, а Ар— ей иамененне; в выражении для Ьр можно выделить две волны, распространяющиеся в противоположных направлениях: ° ссас-х > Ла -ссш-х с Здесь П вЂ” круговая частота и К— волновой вектор упругой волны связаны между собой соотношением: П = Ксея, а ся„— скорость звука (з твердом теле может фигурировать скорость как продольной, так н поперечной упругой волны).
Поскольку диэлектрич, проницаемость вещества является ф-цией плотности и тема-ры, то из-за флуктуаций плотности ее изменение при постоянной темп-ре равно: Аехх( —,';) Лр, вследствие этого возникает пернодич, изменение показателя преломления п = ')ссе с пространственным периодом 2я/К по оси х.
Если падасощая на элемент объема среды под произвольным углом к оси х световая волна имеет вид с )юс) — А,х) к* — с (ыс) — А "с) л= сс +,е (где юе — ее частота, а й, — волновой вектор), то в результате ее взаимодействия с периодич. решеткой, обусловленной изменением показателя преломления я, возникает рассеянная волна с <х,) — А,х) ) К* — ()ы,с — А,х) с частотой юс и волновым вектором йм Для световых волн в веществе справедливы соотношения: Ас Асс зя где )а — длина волны падающего света в уакууме, а са — скорость света в вакууме. Прн рассеянии должно выполняться условие: йа соответствующее закону сохранения кмпульса прк взаимодействии волн (рис. 2), Частота рассеянной волны в силу закона сохранения энергии равна: ю, = юа ш П.
Т. о., прн рассеянии света на звуковой волне с частотой П возникают две волны: волна, частота к-рой уменьшается при рассеянии (е), = ыа — Й), т. н. с т о ко о в а компонента М.— Б. р., и волна, частота к-рой увеличивается (ю,= ю,+ П), т. н. антнстокс о в а компонента. Используя представления квантовой механики, можно сказать, что при стоксовом рассеянии происходит непускание фонона, Ряс. 2. Веятаряяя дэег- АО рамка, яяяюстрярующяя эяяая сахраяеяяя импульса пря рассеянии света яе К езуяе.
а при антистоксовом — поглощение. В общем случае в спектр рассеянной волны, помимо компонент с частота- МИ, СМЕЩЕННЫМИ ОмюентЕЛЬНО Юа На величину Х Я (компонент Мандельштама — Брнллюэна), вход)ст ещб центральная компонента с несмещбнной частотой юе, соответствующая рассеянию на флуктуацяях энтропии. Поскольку обычно П с; саа, частота рассеянной волны мало отличается от МАНДЕЛЬШТАЭОА — НРНЛЛГОЗНА РАССЕЯНИЕ 202 частоты падающей, и, следовательно, абсолютная величина вектора /с при рассеянии меняется незначительно, а происходит лишь его поворот на угол рассеяния 6. Изменением абсолютной величины вектора йз обычно пренебре2я гают и считают (/00( =!йг) = Учитывая это, можно получить *для волнового вектора упругой волны, ответственной аа рассеяние под углом О, выражение: з /С = — ю'и— хя или для ее длины волны А и частоты П соотношения: е щ, .
е пА з!и —, = ),„; Й = цыз —" з!и— 0 с 2 Т. о., световая волна, падающая на элемент объема вещества, приводит к появлению целого набора рассеянных волн, причем под каждым углом О рассеивается световая волна, сдвинутая по частоте относительно частоты падающей на величину Й, зависящую от угла 6. Варьирун угол наблюдения рассеянного света 8, можно наблюдать рассеяние на звуковых волнах с рваными частотами, к-рые могут изменяться от 0 Гц при 8 = 0 до максимального аначения, равного: ()шах = жео *' при 0 =- 180' или, как говорят,* при рассеянии назад.
В действительности рассеяние на малые углы наблюдать очень трудно из-ва аасветки исходным иалучением, мощность к-рого всегда гораздо больше, чеы мощность рассеянного. Реально наблюдаеыое рассеяние происходит на упругих волнах гиперэвукового диапазона (см.
Гииерзвуя). Так, напр,, при освещении рассеивающего объема с водой (сая =- 1,5 10' см/с, и = 1,5) синей линией ртутного спектра ()м —— О, 4358 мкм) и при наблюдении под углом 8 = 90' величина Л = 2,3.100 см, а частота упругой волны / =- (0/2н = 5 10' Гц. При наблюдении под углом 6 = 180' частота внуковой волны, ответственной аа рассеяние, / = 10,5.10" Гц. Оэиксируя угол рассеяния, т. е. поставив регистрирующую аппаратуру цод определенным углом к направлению падающего света, по положению спектральных компонент М.
— Б. р, можно определить скорость авука. Иамерение сдвига частоты позволило впер- вые определить скорость гиперзвуко вых воти и обнаружить дисперсию скорости в целом ряде жидкостей, Использование обычных источников света поаволяет намерять только положение спектральных линий М.— Б. р. Применение лааеров в качестве источников света значительно расширило возможности М.— Б. р. иак метода исследования вещества, а именно стало воаможным измерять ширину линий М.— Б.
р., к-рые определяются поглощением гиперавука. Полуширина линии М. — Б. р. (рнс. 3) ыз-и ыа Ряс. 3. структура скеятра световой всляы центральная линяя — падающий свет, боковые линии — стоясова я антистоясова ксяцовеяты рассеянной эалвы. связана с коэфф. поглощения звука 00 соотношением: бй = 00.сээ. В твйРДом теле, кроме продольной волны, имеется еще две сдвиговых (поперечных) волны, на к-рых также может происходить рассеяние света. Соотношения для М.— Б. р. на поперечных волнах те же, что и для рассеяния на продольных. Поскольку скорость поперечных волн всегда меньше, чем скорость продольных, рассеянные компоненты, связанные с поперечными волнамн, имеют меньший сдвиг по частоте относительно центральной линии, чем компоненты, свяаанные с рассеянием на продольных волнах. В этом случае могут наблюдаться не 2, а 4 илн 6 компонент Мандельштама — Бриллюэна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
