Я.И. Френкель - Кинетическая теория жидкостей (1108150), страница 65
Текст из файла (страница 65)
сдвигами, которые и обусловливают оркентационный эффект. Если период звуковых колебаний велик по сравнению с временем релаксации х, фигурирующим в урав'нении (50а), то для определения ориентацпонного аффекта мы ио>иом воспользоваться статическими соотношениями ;ьй>дк>~орые в рассмотренном случае, когда отлична от нуля лишь слага>ощзя е (х — направление распространения волн), сводятся к формуле>> ';тли .
дх 2 еп — 3 )'хоп еы — ем = 3 )"еи. (. 8) Дтм формулы показывают, что в тех местах, где жидкость испытывш > ~;:;.')зи>сеширение е» л О, молекулы ориентируются преимущественно в ири- Э!«~х"хэном направлении, а в местах сн.атия — в поперечных направлениях. ,~ф':пбрих случаях наибольшан разность показателей преломления пш>3- "тйи(счс«я для таких световых волн, в которых колебания электрического «~~~итера происходят в продольном и в поперечном направлениях по от~~р~ф(>иию к звуковым волнам. Появление двойного преломления в зяз"~фф~,'-,::яридкостях с анизотропными молекулами под влиянием бегущих ."" 'и> стоячих ультразвуковых волн было наблюдено экспериментально ..~2((>ь>й)шм«е Люка к' (с касторовым маслом), а затем более подробно изучено ~~йФралия,ее Последний пользовался стоячими ультразвуковыми волнами, с""'"с уская через жидкость пучок световых лучей, параллельных илос- '3)ети,во«лн и поляризованных под углом 45' к этой плоскости.
При расрйнии прошедшего света в скрещенных николях наб>подалсн ряд ~(>жв>асоотэтоящих светлых полос, соответствукнцих пучностям ультра,'фййчковь>х колебаний. эти эффекты оказались выраженными еще более ;,~1йодк>п' в случае суспензий с иглообразными кристаллическими частицами. ',.„';::,,: 1техзультаты опытов Летралпя находятся в полном согласии с прпбли(>йией теорией, соответствующей предположению о чрезвычайной мин, >рва«М времени релаксации -. исследованных жидкостей в сравнении с пе- 41>)йдом примененных ультразвуковых колебаний.
Если отбросить зто «4)йз>)дп«вложение, выражения (58) должны быть заменены следующими: 'а Дви > 2 1(58з) д> с и 3 В,случае гармонических колебаний с (ультразвуковой) частотой гю мэ ье и х ь>ожно с >ктзть пропорцяонзльнь>ми е, тзк пю нервов т~::„:;,'е(ч>уравнений (58а) сводится к (> + — ') =') «3)а>))удэ х (588) 3 >+;.„ :;;;;-: О7иода видно, что при ых )) 1 рассматриваемый эффект исчезает '1.,!якиК-'ааи колебания молекул не успевают следовать за ультразвуковь>мп йяве т>,;; „в.
ь...., ы, . В Й.. 206. а«. ЮВВ. ~! '!:. "ае й. Р е Ь г а 1 > е, >циото С>шеи>о, 27, 373, >940. 336 Ориентация и вра>завел»нов движение молекул в жидкостях Так как степень аниэотропиы жидкости колеблется под влиянием ультразвуковых волн не только в пространстве, Во и во времени, модулируя ф а з ы монохроматичоских световых лучей с том или иным направленаем поляризацкк, которые проходят черо» жидкость, прк спектральном исследовании этих лучей мы должны были бы обнаружить наряду С НЕСМЕЩЕННОЙ ЛИНИЕЙ ь' ДВЕ ЛИНИИ, СМЕЩЕННЫЕ ОтНОСИтЕЛЬНО ВЕЕ В ПРО- тивоположные стороны на частоту > льтразвуковых колебаний.
.>ффект этот практически но набл>одается вследствие крайней малости частоты даже самых высоких ультразвуков з сравнении с частотой световых колебаний. Ыы можем, однако, ожидать, что аналогичные эффекты будут наблюдаться прн рассеянии светя на гиперэвукоэых волнах, соотавляющих основную часть теплового движения в жкдкпх (и твердых телах) в случае -,кздностей с оптически аккзотропнымп»юлекуламн. Следует отличать прк этом р а с с е я н и е света на звуковых волнах, сопровождающееся модуляцией а и и л и т у д ы рассеянных световых колебаний (см. гл. >Ъ', з 8), от и р о х о ж д о н и я (поляризованного) света через оптически неоднородную среду, сопровождаемого модуляцией ф а э ы прошедших световых колеоанпй.е» В обоих случаях частота модуляция равна частоте звуковых колебаний.
В первом случае, однако, несмещенная спектральная линия либо вовсе отсутствует в рассеянных лучах, либо же присутствует с относительно малой интенсивностшо, во втором — она должна быть несравненно пнтенсавнее обеих смещенных частот. Влияние теплового движения в твердых к жидких телах на проходящий свет до сих пор не исследовалось. $ 9. Те~човые флуктуации аниаотропии жидкостей и обусловленное ими светорассеяпне Тепловое движение в жидкости, состоящей иэ более кли менее сложных молекул, может быть описано как суперпозиция поступательных келебаний В форме продольных и поперечных волн, обусловленных поступательным движением центров тяжести молекул, и угловых колебаний, илп оркентацконных волн, обусловленных вращательными колебал»ями молекул относительно трех (или в случае двухатомных молекул двух) взэкмно перпендикулярных осей.
Этк две составлякэцяе теплового движения не независимы в том смысле, что поступательные колебания должн»> сопровождаться вторичными нэмененинмн орпонтацни, типа рассмотренных в продыдущем параграфе для случая продольных волн, тогд» " эксперименты петралпн относнтсл эиенпо к этому второму эффекту. Полисная же пнтерпретапин применима и к»ксиернментам ио днфракцпп Веполнрпеооаиаоео света Ве обычных ультразвуковых еолнех..>тк эксперименты кнтераре>про»елось сначала с точка»резин старой теории Врнллеоэле, которан в действительности отш" сктся и рассеянию с»ото. Более точная теория впервые была дава Ран»ион а Вали наре Натам, а ко»днев, э более общем виде, — самки Браллю»ком.
Теаловме Флуктуации аниеотронии жидкостей н>ак угловые колебания могут сопровождаться втори ~;.';.':-:,':-"-"!~':;-,'::~~:„,:мы»ш. Эта шрроляция между двумя типами двнже я вторичпымп трансля> ион- ния вполое анал .к „> есной и оптической ': Вй ле- ской ветвями колебаний иосталла в теории Бориа †Карма- Тем ем не менее колебания, совляю>Ц>Ш ТЕПЛОВОЕ Динжэии , е>„ных недиссе>цни)>ованных» У т, так и в твердом теле, лекул, могут быть клас- с> щегтвенно постулат „ сущ твенно УглОвые — с Возмож — с орионта ко :~~к""'::.-.:-''Втй»х всо про вождениом».
с возможным транс тяцион ' ~-""""~"-""'"' ': Если молекулы обрадаюх оптической аниэотр ниэотропией, их тепловое 'двйжение должно приводить к дополнительному ( ому (по отношению к том хн(Торов возникло бы при тех же условиях, но в отсу в отсутствие анизотропии> льловому» рассеянию света, которое в свою оче е ь» очередь может быть под"'а елено на две части: одну, обусловленную вращатель льным движением, »й>еэиисимо от поступательного (ечисто вращательная> ), ная» часть), и другую еюусловленную вращательным «сопровождением» поступательного движе Ф >уйн '(впоступательно-в»ащательная» часть). Вторая торая часть светорассея>2(пз должна, далее, подразделяться на две составляющи вляющие, зависящие соот>зйхственно от продольной н поперечной компонент п ент поступательного двиц(й(тия.
Мы обозначим их для краткости через е и г, Сдедует заметить, что дополнительное рассеяние, ние, представляющее ' в 8 о условлено только хакими упругими волнами )>до летворяет соотношению Брзгга 2) з>п б=>; как и длина которых = ', как и в случае основфф составляющей Рассеяния, обусловленной гиперэвуковымк волнами ф:.', Составляющая е. должна быть относительно о е б; очень сла а и, если падаюуцйй свет поляризован, зависеть от типа поляр . П ризации.
Ри этом показа" ",,ь и»надь преломлония воарастает для световых колеб оле анки, которые парал- 4»хь но мали к онт " ", ны предпочтительной ориентации молекул, и последняя изменяется ь нормали к фронту волны — от продольной В поперечной (ср. с тео»шй, Развитой в предыдущем параграфе). - Более инте есная (и .Р ( поучительная) ситуация имеет место в случае Оцтмчески изот опны как для одних только поперечных волн.
В этом случае с м лучае, если молекулы ки изотропны, какое-либо рассеяние вообще отсутствует. Более р ., частота которых лежит в гиперавуковой области >пины в с еек. >) и для которых условие Брэгга может быть удовлетво о Де,, лучае обыкновенных жидкостей сильно э а т у х а т ь по- рен, иос 1Фльку эта частота по по к орядку соответствует времени релаксации жнд- ьно э а т у х а т гн по- 'Ф»е . теи т при обычных те мпературах.
Можно легко показать, что подоб. затухание олжно п и риводить к расширению соответствуккцего злео расширение достаточно велико, дублет должен 'ного дублета; если это ас и о Р ффу, о осе определеннои п>ирины. Если наряду с упрутись к дифф зной пол и поперечными коле а го же рода с иги об лебаниями жидкости принимать во внимание подоб- дв, обусловленные флуктуациями энтропии, необхоо ввести тоетью — несм ,о р — не мещенную — рэлеевскую лини>о так что В дейельности попе Очны р ые смещения анизотропных молекул, связанные 22 я.
и. Френкель 336 Ориентация и вращательное э«ил«ение .келекул е леидкоетях с их вращением, должны приводить к появлению триплета, а не дублета совершенно подобно тому как это доли-но быть с обычным рэлеевским триплетом в жидкостях с изотропнымн лшлекуламн. Этот «1„-триплет» доляген отличаться от предшествующего ((е) в четырех отношениях. 1. Для данного значення угла рассеяния 6 и соответственно эффек тивной длины волны Х= —. ширина 1-триплета в отсутствие затуха 2 в>в З ния должна быть меньше ширины обычного („-триплета, поскольку она равна частоте», поперечных колебанвй, которая меныпе, чем частота продольных колебаний с той же длиной волны» 1огяогпен>ге — равно г ~ »> откопгекию соответствующих скоростей распространения) . 2. В действительности все три линни 1„доли<вы расширяться, в ре зультате затухания, в диффузную полосу. 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
