Когерентное рассеяние света

КОГЕРЕНТНОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА, изменение частоты и/или направления световых волн в среде, при котором сохраняются фазовые соотношения между падающей и переизлучённой (рассеянной) волнами.

Когерентное рассеяние света происходит, если элементарные акты рассеяния согласованы между собой во времени и в пространстве. Для этого в среде предварительно надо создать когерентные волны возбуждения вещества, ответственные за соответствующий тип рассеяния света. Это могут быть, например, волны плотности вещества (Мандельштама-Бриллюэна рассеяние), волны ориентации анизотропных молекул (рассеяние в крыле линии Рэлея), волны согласованных по фазе колебаний молекул (комбинационное рассеяние света на колебаниях молекул). В последнем случае это можно сделать, подавая на среду две световые волны с волновыми векторами к₁, к₂ и частотами ω₁ и ω₂, разность которых Δω = ω₁ - ω₂ близка к частоте Ω собственных колебаний молекул среды. При этом формируется волна сфазированных молекулярных колебаний с частотой Δω и волновым вектором Δк = к₁ - к₂. Если на такую среду падает световая волна с частотой ω и волновым вектором к, то она испытывает когерентное рассеяние на волне возбуждения, которое можно также трактовать как дифракцию света на бегущей волне. Рассеянные компоненты при этом из-за эффекта Доплера имеют частоты либо меньше частоты падающей волны, ω - Δω (стоксова компонента), либо больше, ω + Δω (антистоксова компонента), и распространяются в направлениях кΔ - к и к + Δк, соответствующих Брэгга-Вульфа условиям.

Когерентное рассеяние света наблюдают также на электронных переходах в атомах и молекулах, на поляритонных возбуждениях кристаллов, включая поверхностные поляритоны, и т.д. Для наблюдения когерентного рассеяния света используется интенсивное лазерное излучение, как монохроматическое, так и импульсное. Когерентное рассеяние света служит основой для ряда методов нелинейной спектроскопии.

Лит.: Ахманов С. А., Коротеев Н. И. Методы нелинейной оптики в спектроскопии рассеяния света. М., 1981; Шен И. Р. Принципы нелинейной оптики. М., 1989.