До сих пор мы говорили об аннигиляции фотона при рождении фонона. Наряду с этим возможен целый ряд явлений, связанных с рассеянием фотонов при рождении (или уничтожении) фононов. Эти эффекты очень слабы, поскольку они в большой степени определяются ангармоническим взаимодействием электромагнитной волны с решеткой. Эффект комбинационного (рамановского) рассеяния24 первого порядка представляет собой процесс рассеяния фотона, сопровождающийся образованием или уничтожением одного оптического фонона с нулевым волновым вектором. При этом стоксовский сдвиг линии наблюдается в том случае, когда в процессе рассеяния создаются фононы (а фотон теряет часть своей энергии); антистоксовский сдвиг имеет место, когда столкновения приводят к уничтожению фононов. Комбинационное рассеяние обычно наблюдается под прямым углом к падающему свету, поскольку это наиболее выгодная ориентация для регистрации рассеяния этого типа, интенсивность которого очень мала. 24 Этот эффект описан Рамаиом и Кришнаном (1928 г.), для жидкостей и паров, а для кристаллов — Ландсбергом и Мандельштамом (1928 г.). Обзор работ по комбинационному рассеянию в кристаллах приведен в работе: Loudon JR.—Adv. in. Phys., 13, 423 (1964). 154 Гл. 2. Динамика решетки Комбинационное рассеяние второго порядка связано с рождением (или уничтожением) пары фононов с равными, но противоположно направленными волновыми векторами. Этот эффект реализуется не на одной частоте, а в целой полосе частот, ширина которой определяется шириной оптической ветви. Анализ комбинационного рассеяния второго порядка тесно связан с анализом критических точек колебательного спектра. Рассеяние фотона с образованием или уничтожением акустических фононов называется бриллюэновским рассеянием25. Из-за большой разницы в скоростях света и звука изменение энергии фотона при бриллюэновском рассеянии очень мало (см. задачу 2.10). Поэтому для изучения спектра фотонов, претерпевших бриллюэновское рассеяние, необходима аппаратура высокого разрешения и источники света с высокой степенью монохроматичности. Для исследований как бриллюэновского, так и комбинационного рассеяния в качестве источников света стали широко применяться лазеры. Несмотря на малость ангармонических членов, которые ответственны за комбинационное и бриллюэновское рассеяние и низкую эффективность рассеяния, при использовании лазерных источников удается получать такие пучки фотонов, интенсивность которых достаточна для наблюдения многих интересных эффектов. Плотность ультразвуковых фононов можно сильно увеличить с помощью импульсного лазера, возбуждающего вынужденное бриллюэновское рассеяние, т. е. когерентное усиление ультразвуковых колебаний за счет увеличения рассеяния падающих фотонов26. Комбинационное рассеяние лазерного излучения оказалось также полезным для исследования колебательных состояний в кристаллах.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Рассеяние фотонов фононами» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
