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布里渊散射

由多普勒效应引起的频率改变的散射。在某一温度下,晶格振动形成的声波造成介质密度的涨落,因此改变了介质的折射率。折射率的变化以声波的速度vg在介质中传播,即它在时间上和空间上都是周期性的,可以看作是一个运动着的三维衍射光栅。光波在这样的光栅上反射,叫布喇格反射,其散射光有多普勒频移。从这个经典的图像出发,可推导出布里渊散射的频率关系,即:

公式 符号

式中 vr为 R支频率;vp为 P支频率(见振转光谱);“+”相应于反斯托克斯散射,相当于声波逆着光波传播;“-”相应于斯托克斯散射,相当于声波顺着光波传播;θ为观测方向与入射光方向的夹角;vp和vg为光波在介质中的传播速度。一般,vg/vp≈10-5《1,所以布里渊散射的波数改变很小,约为0.1厘米-1。

布里渊散射不仅存在于晶体中,还存在于任何固体或液体中。利用布里渊散射可以测定晶体中的声速,从而确定弹性系数。