Лекция №15 "Оптика" (Попов П.В.) Рассеяние света.

• В лекции обсуждается эффект самофокусировки и самоканализации, когда пучок света сам себе прокладывает путь в веществе.  

• Условие самофокусировки и самоканализации совпадает с условием нелинейной оптики.  

• В лекции рассматривается эффект фазовой самомодуляции, когда синусоиды в импульсе начинают двигаться быстрее в середине и медленнее по краям.  

• Этот эффект может быть использован для сжатия импульсов, когда импульс пропускается через нелинейную среду, а затем через среду с сильной дисперсией.  

• В видео обсуждается явление опрокидывания волн, когда волна начинает опрокидываться из-за зависимости групповой скорости от интенсивности.  

• Это приводит к тому, что волна становится более крутой и может стать ударной волной.  

• В видео объясняется, что рассеяние света - это случайное отклонение распространения потока от исходного направления.  

• Для определения сечения рассеяния используется понятие "сечение столкновения", которое определяется как количество энергии, рассеиваемой на частице или препятствии в единицу времени.  

• Получен закон Бугера-Ламберта-Бера для рассеяния света, который описывает экспоненциальное затухание интенсивности света в рассеивающей среде.  

• В видео объясняется, как свет рассеивается на молекулах и частицах в атмосфере, приводя к голубому цвету неба.  

• Формула для рассеяния света получена из закона излучения Герца и используется для определения поляризуемости молекул.  

• Формула рассеяния света пропорциональна чистоте в четвертой степени, что объясняет, почему синий свет рассеивается больше, чем красный.  

• Это объясняет, почему небо голубое, когда солнце светит сбоку, и красное, когда солнце находится над головой.  

• Рассеянный свет частично поляризован, что объясняет, почему небо кажется голубым.  

• Поляризация света зависит от направления и поляризации падающего света, что объясняет, почему свет, падающий на человека, частично поляризован.  

• В видео обсуждается формула реле, которая связана с формулой Томпсона для свободных электронов.  

• Формула реле имеет постоянное сечение рассеяния, что означает, что рассеяние на свободных электронах не зависит от чистоты.  

• Также обсуждается понятие классического радиуса электрона, который равен примерно 2,8×10^-13 см.  

• В видео объясняется, что формула релея может быть получена из модели электрона на пружинке, где электрон имеет отклонение, пропорциональное внешнему полю.  

• Это приводит к тому же закону релея, но с коэффициентом пропорциональности, равным 4πr².  

• В видео говорится о том, что формула релея была получена в 19 веке, но в начале 20 века возникли вопросы о том, что она не объясняет все аспекты рассеяния.  

• В частности, формула релея предполагает, что рассеяние на всех молекулах среды должно быть когерентным, что не соответствует действительности.  

• В видео объясняется, что рассеяние света происходит на флуктуациях плотности среды, а не на отдельных молекулах.  

• Формула для рассеяния света выводится с учетом флуктуаций концентрации частиц в среде.  

• Формула для интенсивности рассеяния выводится с учетом флуктуаций концентрации частиц и подстановки формулы релея.  

• В результате получается формула релея, которая учитывает флуктуации концентрации частиц.  

• Идея вывода формулы для интенсивности рассеяния в конденсированных средах аналогична, но требует дополнительных вычислений.  

• Формула называется формулой Эйнштейна и учитывает сжимаемость среды.  

• В критической точке вещество достигает бесконечной сжимаемости, что приводит к бесконечному рассеянию света.  

• В опыте с тремя пробирками, когда вещество переходит в критическое состояние, оно становится мутным и непрозрачным из-за сильного рассеяния на флуктуациях плотности.  

• В аквариуме с водой и источником света, свет рассеивается, но не видно конкретного эффекта.  

• В мутной среде с канифолью, наблюдается эффект рылеевского рассеяния, когда свет становится голубым.  

• Рылеевское рассеяние - это рассеяние на молекулах, где чистота света сохраняется.  

• Рассеяние на электронах похоже на рылеевское, но имеет другие условия применимости.  

• Рассеяние тиндаля - это рассеяние в мутных средах, где свет рассеивается хаотично.  

• Рассеяние ми - это рассеяние на крупных частицах, где чистота света не сохраняется.  

• Рассеяние геометрическое - это рассеяние на крупных каплях, где чистота света также не сохраняется.  

• Обсуждение диаграммы направленности света, где интенсивность зависит от угла и направления.  

• Упругое рассеяние света, эффект линейный и классический.  

• Взаимодействие волн друг с другом, комбинационные частоты и фазовый синхронизм.  

• Пример удвоения частоты и оптического выпрямления.  

• Добавление жидкой канифоли в воду для создания мелкодисперсной взвеси.  

• Наблюдение изменения цвета света при прохождении через взвесь.  

• Эксперимент с поляризатором и пучком света, который показывает, что свет не поляризуется при прохождении через полироид.  

• Проверка отражения и рассеянного света, которые также не поляризуются.  

• Демонстрация заката солнца с использованием полироида для создания рассеянного света.  

• Обсуждение комбинационного рассеяния света, которое используется в современной науке для анализа состава вещества.  

• Комбинационное рассеяние света может происходить на звуковых волнах, что называется рассеянием Бриллюэна или Мандельштама-Бриллюэна.  

• Существует два варианта комбинационного рассеяния света на звуковых волнах: суммарной частотой и разностной частотой.  

• Вынужденное комбинационное рассеяние происходит, когда в среде присутствует звуковая волна и свет большой интенсивности.  

• Свет может взаимодействовать с звуковой волной, создавая волну на комбинационной частоте.  

• Этот эффект может быть использован для усиления звуковых волн в твердых телах.