ФОКАЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ (фокус).

В оптике, точка, к – рая после прохождения параллельным пучком лучей оптической системы пересекаются лучи пучка (или их продолжения, если система превращает параллельный пучок в расходящейся). Если лучи проходят параллельно оптической оси системы. Фокус находится на этой оси; его называют главным фокусом. В идеальной оптической системе все Ф. Расположены на пл – ти, перпендикулярной оси сис – мы и называется фокальной плоскостью. В реальной системе Ф. Могут распологаться на нек – рой иной фокальной поверхности.

РАССЕЯНИЕ МАНДЕЛЬШТАМА – БРИЛЛЮЭНА.

Рассеяние оптического излуччения конденсированными средствами (твёрдыми телами и жидкостями) в результате его взаимодействия с собственными упругими колебаниями этих сред М. - Б.Р. сопровождается изменением частот (длин волн), характерезующих излучение. Например М. – Б.Р монохроматического света в кристаллах приводит к появлению шести частотных компонентов рассеяного света, в жидкостях – трёх (одна из них – является неизменной частотой).

Сравнительно сильное взаимодействие между частицами конденсированных сред (в кристаллах оно связывает их в упорядоченную прстранственную решётку) приводит к тому, что по всевозможным направлением в среде распространяются упругие волны различных частот. Наложение таких волн друг на друга вызывают появвление флуктуацией плотности среды, на к – рых и рассеивается свет. М. – Б.Р. показывает, что световые волны взаимодействуют не только с флуктуациями плотности, но и непосредственно с упругими волнами, обычно не наблюдаемыми по отдельности. Особенно наглядна физическая картина явления в кристаллах. В них упругие волны одинаковой частоты, бегущие навстречу друг другу, образуют стоячие волны той же частоты, т.е. создают периодическую решётку на к – рой происходит дифракция света; это явление аналогично дифракции на ультрозвуке. Рассеяние света стоячими волнами происходит по всем направлениям, но, вследствии интерференции света, за рассеяние в данном направлении ответственна упругая волна одной определённой частоты. Пусть на плоском фронте такой волны (рис.)

рассеивается изменяя своё направление на угол Q, лучи падающего света частоты n (длины волны l; l = с*/n, где с* - скорость света в кристалле). Для того чтобы рассеяные лучи интерферируя давали максимум интенсивности в данном направлении, необходимо чтобы оптическая разность хода СВ + ВD соседних падающих (1 и 2) и рассеяных (1¢ и 2¢) лучей была равна l: 1. 2nÑ * sin (Q/2) = l ,

где Ñ = АВ – длина рассеивающей упругой волны. Рассеяние световой волны на упругой эквивалентно модуляци света падающего пучка с частотой к выражению для относительногоизменения частоты рассеяного света : 2. Dn/n = -+ 2u/с* sin(Q/2) (u - скорость упругих волн). Смещение частоты света при М. – Б.Р. относительно невелико, т.к. u<< с*. Например, для кристалла карца u=5*105 см/с

с*= 2*1010 см/с и при рассеянии под ÐQ =90° Dn/n = 0.003%.

Однако такие величины надёжно измеряются интерферометрическими методами. Из представления о стоячих волнах модулирующих световую волну исходил Л.И. Мандельштам, теоритически предсказавший это рассеяние. Независимо от него те же результаты получил француский физик Л. Бриллюэн, рассматривая рассеяние света на юегущих на встречу друг другу упругих волнах в среде. Причиной «расщепления» монохроматических линий в этом случае оказывается эффект Доплера.

Эксперементально М. – Б.Р впервые наблюдалось Мандельштамом и Г.С Ландсбергом (1930 г.). Детально его исследовал Е.Ф. Гросс. В частности он обнаружил (1938 г.), что М. – Б.Р. в кристаллах расщепляет монохроматическую линию на шесть компонентов, это объясняется тем, что скорость звука u кристалле различна для разных направлений, вследствии чего в общем случае в нем существуют три – одна подольная и две поперечные упругие волны одной и той же частоты, каждая из к – рых распростроняется со своей u скоростью. Он же изучил М. – Б.Р. в жидкостях и аморфных твёрдых телах (1930 – 32 гг.) при к – ром наряду с двумя смещёнными наблюдается и несмещённая компонента исходной частоты n. Теоритические объяснения этого явления принадлежит Л.Д. Ландау и чешскому физику Г. Плачеку (1934 г.), показавший, что кроме флуктуации пл – ти необходимо учитывать и флуктуации тем – ры среды.

Создание лазеров не только улучшило возможности наблюдения М. – Б.Р., но и привело к открытию т.н вынужденного М. – Б.Р. Оно обусловлено нелинейным взаимодействием интенсивной возбуждающей световой волны (первоночально слабой рассеяной волны) упругой тепловой волны. Основой такого вз – вия является эффект электрострикции, заключающийся в том, что диэлектрик в электрическом поле напряжённостью Е меняет свой объём и т.о. возникает электрострикционное давление (а следовательно обращается упругая волна). Электрострикционное давление пропорционально Е2. В гигантском импульсе лазера напряжённость электрического поля световой волны может достигать значений 104 и 108 В/см и тогда электрострикционное давление может составить сотни тыс. атмосфер и возникает весьма интенсивный гиперзвук. Интенсивность звуковой волны возникающий при вынужденном М. – Б.Р. невелика. Исследования М. – Б.Р. в сочетании с др. методами позволяют получить ценную информацию о св – вах рассеивающей среды. Вынужденные М. – Б.Р. используется для генерации мощных гиперзвуковых волн в кристаллах.