Когерентное рассеяние света. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Когерентное рассеяние света - изменение частоты и (или) направления монохроматической пространственно когерентной световой волны (обычно излучения лазера) в оптич. среде, в к-рой исследуемые оп-тич. моды предварительно селективно возбуждены и сфазированы с помощью дополнительно вводимых в среду когерентных световых пучков со специально подобранными частотами и направлениями распространения. В отличие от спонтанного рассеяния света (см. Рассеяние света)элементарные акты К. р. с. протекают согласованно, т. е. когерентно. Такой коллективный характер отклика среды на зондирующее излучение достигается предварительным воздействием на неё дополнит. лазерных источников. В результате радикально изменяется взаимодействие зондирующего излучения с рассеивающей средой - оно приобретает характер дифракции на когерентных возбуждениях среды. Изменяются и характеристики рассеянного света: он становится когерентным, а диаграмма направленности резко анизотропной, интенсивность оказывается пропорциональной квадрату числа рассеивающих частиц, изменяются поляризац. свойства и др.

Оптич. характеристики среды могут изменяться под действием распространяющихся в ней световых воли достаточно большой интенсивности. В частности, возникает нелинейная добавка,

,к оптич. диэлектрич. проницаемости:

. В центросимметрич-ной среде

В К. р. с. в качестве возбуждающего излучения (накачки), "приготавливающего" когерентно рассеивающую среду, используется суперпозиция пары плоских монохроматич. волн с частотами

и волновыми векторами k₁, k₂ :

Биения монохроматич. составляющих поля накачки наводят в среде в соответствии с (1) бегущую (при

) либо стоячую (при

) плоскую волну изменений диэлектрич. проницаемости с разностной частотой

и волновым вектором k₁-k₂

(для простоты у

опущены тензорные индексы). Вводимая в возбуждённую среду пробная световая волна с частотой

и волновым вектором It испытывает дифракцию на бегущей (стоячей) волне

. Из-за Доплера эффекта частота дифрагировавшей волны отличается от частоты падающей: она либо меньше

, либо больше

частоты падающей (соответственно стоксово и антисток-сово рассеяние), а направление волнового вектора k_с,k_аси, следовательно, диаграмма направленности когерентно рассеянного света определяются Брэгга - Вулъфа условиями:

где n_с,ac - "невозмущённое" значение показателя преломления на соответствующей частоте.

Глубина модуляции волны изменений диэлектрпч. проницаемости (3), а следовательно, и эффективность дифракции пробной волны испытывают резонансное возрастание, если разность частот волн накачки

совпадает с частотой

одного из собственных резонан-сов среды: внутримолекулярного колебания, электронного перехода в атоме или кристалле и т. п. В феноменологич. нелинейной оптике это оказывается следствием наличия резонанса у восприимчивости

, испытывающей частотную дисперсию вблизи

. Микроскопич. теория объясняет это возрастание модуляции наведением оптич. полями накачки корреляций в квантовых переходах, совершаемых под действием света в разл. атомах (молекулах, элементарных кри-сталлич. ячейках и т. п.) среды или, на классич. языке, фазированном соответствующих атомных (молекулярных и т. п.) осцилляторов, суммарный отклик к-рых определяет макроскопич. поляризацию исследуемой среды под действием света.

Таким образом, в условиях частотного резонанса

распространение волны

есть распространение оптически наведённой волны соответствующих элементарных возбуждений среды. Дифракция пробного пучка на этой волне и представляет собой К. р. с.

В тех случаях, когда исследуемая с помощью К. р. с. собственная оптич. мода среды обладает дисперсией, т. е. когда

, где q - волновой вектор, то помимо выполнения условий частотного резонанса необходимо выполнение и условия фазового синхронизма: k₁-k₂=q. К. р. с. наблюдается на оптически возбуждаемых акустич. фононах, ионных или экситонных поляритонах в кристаллах, на акустич. волнах в газах, жидкостях и плазме.

Исследование эффективности К. р. с. как функции разности частот волн накачки вблизи резонансов среды лежит в основе когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния.

Литература по когерентному рассеянию света

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.