Бродин михайло семенович

(нар.1931 р.)

Створив вперше лазери на ряді змішаних напівпровідників, які дали змогу забезпечити частотне перенастроювання генерацій у всій видимій і ближній ультрафіолетовій ділянках спектра. Показав, що основним каналом їх лазерної генерації є екситонні переходи.

ШПАК МАРАТ ТЕРЕНТІЙОВИЧ

(1926-1993)

На основі проведених досліджень розробив і виготовив декілька типів нових лазерів. На розчинах поліметинових барвників створив лазер з самосинхронізацією мод, який генерує в області 7100-10000 Å імпульси пікосекундної тривалості. Вперше створив лазери на рідких кристалах, що активовані барвниками, частотою випромінювання яких можна керувати зміною температури, а також удосконалений лазер на розчинах органічних барвників із розподіленим зворотнім зв’язком.

СОСКІН МАРАТ САМУІЛОВИЧ

(нар.1929 р.)

Створив (1967 р.) свіп-лазери,які перестроювались у процесі генерації, розвинув методи лазерної спектроскопії активних лазерних середовищ, зокрема, неодимового скла.

Дослідив та розробив лазери на барвниках, створив високоефективні дисперсні елементи, нові схеми резонаторів лазерів.

БІЛИЙ МИХАЙЛО УЛЬЯНОВИЧ

(1922-2001)

Вперше запропонував оптимальні умови створення досить ефективних квантових генераторів на розчинах електролітів.

Досліджував процеси нелінійної взаємодії інтенсивного лазерного випромінювання з активованими середовищами.

§127. Комбінаційне розсіяння світла

Крім процесів випромінювання та вбирання світла атомними системами, зокрема молекулами, існує ще одне явище, яке відіграє важливу роль у вивченні будови молекул.

Це так зване комбінаційне розсіяння, яке полягає у зміні спектрального складу світла при його розсіянні в речовині.

У твердих тілах воно було вивчено Л. Мандельштамом і Г. Ландсбергом, в рідинах – Раманом.

Схема досліду для спостереження комбінаційного розсіяння зображена на рис. 330.

Джерелом світла служить ртутна лампа А, спектр якої містить декілька ін­тенсивних ліній. За допомогою фільтраFіз спектра виділяється одна лінія з частотою. Світло, яке пройшло через фільтр, спрямовується за допомогою лінзина кристалK. Промені, які розсіяні в напрямку, перпендикулярному до напрямку первинного пучка за допомогою лінзи, спрямовуються на щілину спектрографаS.

Наведемо отримані таким шляхом експериментальні дані:

1. Розсіяне світло вже не є монохрома­тичним – в його спектрі, крім інтенсивної лінії з незмінною частотою присутні ще декілька більш слабких ліній („супутників”, або „сателітів”), які розміщені з обох сторін основної лінії (рис. 331).

Їх частоти можна записати у вигляді ,. Супутники з частотами, меншими від, називаютьчервоними, або стоксівськими, а з частотами, більшими від,– фіолетовими, або антистоксівськими.

2. Розміщення супутників відносно ліній з частотою є характерним для даної речовини, що розсіює світло, і не залежить від частоти. Кількість різних супутників залежить від речовини, що розсіює світло.

3. Величини зміщень супутників збігаються, як правило, з частотами інфрачервоних коливальних ліній в спектрах випромінювання та поглинання речовини, з якої виготовлений розсіювач. Частоти ліній супутників виражаються комбінаціями початкової частотиз власними коливальними частотами молекул розсіювача. Звідси походить термін „комбінаційне розсіяння”.

4. Інтенсивність фіолетових супутників є меншою від інтенсивності червоних. При підвищенні температури розсіювача інтенсивність фіолетових супутників зростає, тоді як для червоних вона залишається практично сталою. Інтенсивність супутників зменшується при збільшенні .

5. Лінії комбінаційного розсіяння більш чи менш поляризовані. Характер поляризації червоних і фіолетових супутників, що відповідають даному значенню , завжди однаковий і не залежить від частоти основної лінії.

Повне пояснення закономірності комбінаційного розсіяння дає квантова теорія. Нехай квант світла з енергією падає на речовину, молекули якої можуть бути в різних коливальних енергетичних станах з енергією. У квантовій теорії випромінювання комбінаційне розсіювання світла розглядається як двоетапний процес. Спочатку поглинається падаючий фотон, а потім випромінюється фотон за рахунок взаємодії елек­тронних шарів молекули з полем світлової хвилі.

Якщо квант падаючого світла досить великий (видима або ультрафіолетова область спектра), то молекула, яка перебувала у незбудженому стані з енергією, поглинувши цей квант, може перейти у збуджений елек­тронний стан. Череззбуджена мо­лекула може перейти в основний стан з енергієюі при цьому випромінюється фотон тієї самої частоти(рис. 332а).

Можливий випадок, коли молекула, що перебувала у незбудженому стаціонарному стані, поглинувши фотон з енергією , через проміжний (нестаціонарний, віртуальний) електронний стан, випромінює кванті переходить наі-й коли­вальний рівень (рис. 332б). За законом збереження енергії

.

Звідси

.

Так виникають червоні супутники.

Поява фіолетових супутників з квантового погляду пояснюється можли­вістю того, що молекула, яка перебуває в одному із збуджених коливальних станів з енергією , під дією фотона з енергієюперейде у стан з енергією. При переході основний стан з енергієюмолекула випромінює фотон з енергією(рис. 332в). За законом збереження енергії

.

Тоді

.

Інтенсивність супутників визначається кількістю відповідних актів взаємодії фотонів з молекулами розсіювача. При кімнатній температурі більшість молекул перебувають в нормальному стані і тільки невелика частина – в збуджених станах. Тому зіткнення фотонів із збудженими молекулами є значно рідшим явищем, ніж з молекулами в нормальному стані. Відпо­відно, кількість переходів, що супровод­жуються збільшенням частоти фотонів, є в багато разів меншою від кількості процесів із зменшенням частоти. Звідси випливає, в згоді з експериментом, що інтенсивність фіолетових супутників повинна бути значно меншою від інтенсивності червоних компонент комбінаційного розсіяння.

При підвищенні температури розсіювача збільшується кількість молекул, що перебувають в збуджених станах. Разом з тим повинно зростати число актів розсіяння, при яких частота фотонів збіль­шується. Отже, інтенсивність фіолетових супутників зростає з підвищенням температури. У комбінаційному розсіянні світла

можуть брати участь не тільки коливальні рівні молекул, але й обертальні та елек­тронно-oбертальні рівні, переходи між якими характеризуються мінімальними значеннями енергії, так що відповідні лінії комбінаційного спектра розташовуються дуже близько до початкової лінії. Якщо комбінаційне розсіяння виникає при зміні і коливальних, і обертальних рівнів, то замість описаного вище лінійчастого спектра спостерігаються смуги комбінаційного розсіяння.