Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
рассеянного света, обусловленная случайными неоднородностями (чужеродными
включениями, дефектами), остается постоянной при изменении температуры, а
часть, представляющая молекулярное рассеяние, растет вместе с
температурой, то, пользуясь этим приемом, можно выделить молекулярное
рассеяние и сопоставить измеренную интенсивность с теоретическими
расчетами. Так и сделал Ландсберг. В дальнейшем эта работа была
продолжена учениками Ландсберга: Г. П. Мотулевичем **, И. А. Яковлевым
*** и др. В частности, теория, развитая Мотулевичем, почти решила все
изменившиеся затруднения в теории рассеяния света в твердых телах и
позволила провести сопоставление выводов теории с опытом как в отношении
абсолютной интенсивности рассеянного света, так и по изучению зависимости
интенсивности от направления в кристалле (эффект анизотропии).
Благодаря трудам Л. И. Мандельштама, Г. С. Ландсберга и их учеников,
Советский Союз стал центром научных исследований по рассеянию света в
конденсированных средах. Не случайно, что основной вклад в мировую науку
в этой области был сделан именно Мандельштамом, Ландсбергом и их
учениками. Обстоятельная и единственная на русском языке монография И. Л.
Фабелинского, по молекулярному рассеянию света, одного из учеников акад.
Г. С. Ландсберга, на которую мы неоднократно ссылались, в некоторой
степени подводит итог также теоретическим и экспериментальным
исследованиям представителей вышеупомянутых школ.
В заключение отметим еще явление так называемого селективного рассеяния,
обнаруженное впервые Ландсбергом и Мандельштамом в парах ртути. Было
показано, что вблизи собственных частот соi рассеяние особенно
значительно. Это явление объясняется
* См,- Ландсберг Г. С. Избр. труды М , Изд-во АН СССР, 1959.
** См.' Моту л ев и ч Г. П. Изв. АН СССР, сер. физич. 11, 390, 1947;
труды ФИАН, т. 5, 1950 и др.
*** См Я к о в л е в И. А. и др. Кристаллография, 1, 123, 1956, ДАН СССР,
21, 26, 1956.
320
зависимостью интенсивности рассеянного света не только от фактора со4, но
также от фактора
§ 6. РАССЕЯНИЕ СВЕТА НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ЖИДКОСТЬ-ГАЗ
И жидкость-жидкость
До сих пор мы рассматривали рассеяние света в объеме. Во всех случаях
независимо от агрегатного состояния вещества физической причиной
рассеяния света является флуктуация той или иной величины,
характеризующей данное вещество. В одном случае это была флуктуация
плотности (чистые вещества, состоящие из изотропных молекул), в другом
случае - флуктуация концентрации (чистые растворы), а в третьем случае-
дополнительно к этим и флуктуация анизотропии поляризуемости (если
молекулы анизотропны) и т. д.
Рассеяние света происходит также на свободной поверхности (на границе
раздела жидкость-воздух) жидкости и на границе раздела двух
несмешивающихся жидкостей. На возможность такого рассеяния указал
Смолуховский еще в 1908 г. Однако это явление им не было обнаружено и
теория явления не была разработана. Этот вопрос рассеяния света как
экспериментально, так и теоретически был решен Л. И. Мандельштамом *. Он
пишет: "Ниже мне хотелось бы подробнее обсудить вопрос, относящийся к
форме поверхности жидкостей. Поверхность жидкости, которая при идеальном
равновесии должна быть, например, плоской, вследствие нерегулярного
теплового движения непрерывно деформируется. Если заставить отражаться от
такой поверхности световой луч, то наряду с регулярным отражением должно
появиться и диффузионное. Достаточны уже очень малые - по сравнению с
длиной волны - шероховатости, чтобы это рассеяние обладало заметной
величиной".
Таким образом, под действием сил поверхностного натяжения, стремящегося
сделать поверхность минимальной и энергии теплового движения,
обусловливающего отклонение от этого равновесного состояния, возникают
мелкие неоднородности на поверхности жидкости. Эти неоднородности на
поверхности представляют собой молекулярные шероховатости поверхности,
нарушающие правильное зеркальное отражение, тем самым приводящие к
рассеянию света на поверхности. Если соприкосновение двух несмешивающихся
жидкостей приводит к уменьшению поверхностного натяжения на границе их
раздела, то из-за уменьшения противодействия (поверхностного натяжения)
флуктуации поверхности должны усиливаться; тем самым должна увеличиваться
интенсивность рассеянного света. Опыты, проведенные Мандельштамом на
смеси из метилового спирта
* См.: Мандельштам Л. И. Поли. собр. трудов, т. 1, с. 246-260,
349.
11 Годжаев Н. М. 321
и сероуглерода (их критическая температура смешения равна 40,5°),
подтвердили эти предположения. Он показал, что в непосредственной
близости к критической точке (критической температуре смешения), а именно
около 39°, жидкость мутнеет и затем становится прозрачной. Это связано с
тем, что около критической точки коэффициент поверхностного натяжения на
границе раздела резко уменьшается, приближаясь к нулю, в результате чего
вероятность флуктуации поверхности, а следовательно, и интенсивность
