Измерения

В работе исследовалась температурная зависимость рассеяния Мандельштама - Бриллюэна в пиколине. Измерения производились в диапазоне температур от 160 К до 300 К. Выбор нижней границы обусловлен тем, что при дальнейшем охлаждении наблюдалось (даже визуально) резкое увеличение упругой линии, на фоне которой компоненты Мандельштама - Бриллюэна становились неразличимы.

Помимо рассеяния на кювете с пиколином в спектре рассеянного света присутствует также паразитное рассеяние на деталях криостата, например, на нагревательном элементе.

На Рис. 13 показано влияние паразитного рассеяния. Можно наблюдать значительный рост упругой линии относительно компонент Мандельштама - Бриллюэна, что вызвано дополнительным рассеянием на деталях криостата. Однако, очевидно, что в процессе охлаждения образца этот вклад будет постоянным, и не будет влиять на температурную зависимость .

Характерная экспериментальная зависимость рассеяния Мандельштама - Бриллюэна в пиколине от давления в камере с интерферометром приведена на Рис. 14.

Используемый в работе интерферометр имел базу 4 мм, следовательно, величина свободного спектрального интервала составляла . С учетом этого соотношения был произведен перевод шкалы абсцисс из единиц давления в единицы частоты.

Для обработки полученных спектров осуществлялось совмещение максимумов и усреднение картины по всем измерениям. Затем с использованием пакета Origin.7.5. производилась подгонка каждого из трех полученных пиков функцией Гаусса. Из параметров подгонки определялись значения всех необходимых величин (интегральных интенсивностей каждой из компонент спектра, их координат, а также величина погрешности подгонки).

Пример подгонки спектра, где и - интегральные интенсивности упругой линии и компонент Мандельштама - Бриллюэна соответственно, - смещение бриллюэновской компоненты относительно центральной линии.

В результате проведенного эксперимента получены две зависимости. Первая - температурная зависимость отношения Ландау-Плачека.

Полученная зависимость, значение отношения ЛП при комнатной температуре без криостата и теоретическое значение из [3].

Если следовать теории [4], отношение ЛП должно уменьшаться с понижением температуры. Из эксперимента, однако, следует, что при охлаждении образца отношение интегральной интенсивности упругой линии к интенсивности компонент МБ возрастает (в интервале от 160 K до 300 K почти в 5 раз). Также видно, что рассеяние на криостате вносит значительный вклад, но эту надбавку можно считать постоянной в течение всего эксперимента.

Вторая экспериментальная зависимость - температурная зависимость положения компонент Мандельштама - Бриллюэна.

На представленной зависимости явно виден излом температурной зависимости положения компонент МБ при температуре ~250 K, близкой к температуре , полученной в работе по неоднородному уширению. Положение компонент МБ определяется скоростью звука и величиной показателя преломления в рассматриваемом веществе. Однако можно считать, что , поскольку в интервале температур от 160 К до 300 К значение изменилось почти в полтора раза, что не может быть вызвано изменением величины показателя преломления (характерное изменение ).

1. Температурная зависимость отношения Ландау-Плачека не следует (4.3), однако не противоречит предположению о возникновении кластеров, предложенному в работе [1]. Действительно, появление рассеивающих центров при понижении температуры приводит к дополнительному релеевскому рассеванию и, как следствие, к росту величины .