Brillouin verstrooiing

Brillouin verstrooiing is de inelastische verstrooiing van licht door de akoestische golf van een medium. In een Brillouin verstrooiing experiment wordt een medium belicht met een laserstraal en het detecteren van licht verstrooid op een iets andere frequentie. De frequentie verschuivingen in het traject van 1 waargenomen tot ongeveer 200 GHz. De omvang van deze verschuiving kan worden teruggevoerd naar het midden van een aantal eigenschappen. Dit effect werd in 1914 voorspeld door Léon Brillouin.

In haar principes, Brillouin verstrooiing is zeer vergelijkbaar met de Raman verstrooiing. De twee technieken verschillen orden van grootte van de verschuivingen die verschillende apparatuur om het verstrooide spectra analyseren inhoudt. Bij Raman verstrooiing wordt gebruik gemaakt van een spectrometer netwerken en een Fabry-Perot interferometer bij Brillouin verstrooiing.

Beschrijving

Classic Omschrijving

In een typische beschrijving van de Brillouin verstrooiing, gezien de lichtverstrooiing van een vlak akoestische golf. De vervorming van het medium waaraan deze golf wordt begeleid door een lokale verandering van het medium brekingsindex.

Voor intense stralen reizen in een medium, kunnen veranderingen in het elektrische veld van de bundel zelf akoestische trillingen in het medium via elektrostrictie produceren. De balk kan Brillouin verstrooiing ondergaan als gevolg van deze vibraties, meestal in de omgekeerde richting van de invallende bundel, depressiviteit en gestimuleerde Brillouin verstrooiing naam. Voor gassen en vloeistoffen, typische frequentie offsets zijn van de orde van 1-10 GHz.

Quantum beschrijving

Vanuit quantum oogpunt Brillouin verstrooiing impliceert de interactie van fotonen met akoestische of trillingsenergie quanta.

Toepassingen van Brillouin verstrooiing

Stroomverdeling geometrieën

In de praktijk is het algemeen beoogt de golf treffen met een specifiek golfvector meten. Het is dan ook beperkt tot eenvoudige diffusie geometrieën. Drie geometrieën worden vaak gebruikt. Ze worden hieronder beschreven.

  • Backscatter: éne het verstrooide licht 180 graden, hetzij in dezelfde richting als de richting van het invallende licht.
  • Diffusie 90 graden: de verzamelde bundel en de invallende bundel vormen een hoek van 90 graden.
  • De verspreiding plaat methode: verzamelt het licht dat door een prima invloed plaat. Het verzamelde licht komt dan van twee diffusieprocessen: enerzijds rechtstreeks terugverstrooid en een ander deel is afgeleid van de lichtverstrooiing van een golf met golfvector in het vlak van de wafel.

Bepaling van de elastische eigenschappen van een medium

De frequentieverschuiving gemeten om de snelheid van de elastische golf verstrooiing berekenen. Door het meten golfsnelheid voortplant in verschillende richtingen, is het mogelijk om de elastische moduli van het materiaal te berekenen.