Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища

В рамках теорії некогерентного розсіяння, обумовленого взаємодією електромагнітної хвилі з флуктуаціями поверхневих хвиль Релея, розрахована кутова залежність випромінювання, розсіяного поверхнею фотопружного середовища. Аналіз інтегрального коефіцієнта розсіяння свідчить, що неоднорідність діелектр...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Семчук, О.Ю., Клименко, В.Є.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України 2011
Schriftenreihe:	Хімія, фізика та технологія поверхні
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/29037
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища / О.Ю. Семчук, В.Є. Клименко // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2011. — Т. 2, № 1. — С. 20-22. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-29037
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-290372011-11-30T12:06:01Z Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища Семчук, О.Ю. Клименко, В.Є. В рамках теорії некогерентного розсіяння, обумовленого взаємодією електромагнітної хвилі з флуктуаціями поверхневих хвиль Релея, розрахована кутова залежність випромінювання, розсіяного поверхнею фотопружного середовища. Аналіз інтегрального коефіцієнта розсіяння свідчить, що неоднорідність діелектричної проникності дає суттєвий внесок в його величину при кутах розсіяння до 35°. З подальшим збільшенням кута розсіяння визначальним стає фотопружний механізм розсіяння. В рамках теории некогерентного рассеяния, обусловленного взаимодействием электромагнитной волны с флуктуациями поверхностных волн Релея, рассчитана угловая зависимость рассеянного поверхностью фотоупругой среды излучения. Анализ интегрального коэффициента рассеяния показывает, что неоднородность диэлектрической проницаемости дает существенный вклад в его величину при углах рассеяния до 35°. При дальнейшем увеличении угла рассеяния определяющим становится фотоупругий механизм рассеяния. The angular dependence of irradiation scattering by surface of photoelastic media is calculated within the framework of the theory of noncoherent scattering caused by the interaction of electromagnetic wave with fluctuations of Rayleigh surface waves. The analysis of integral scattering factor demonstrates that the heterogeneity of permittivity gives an essential input to value of the former at scattering angles up to 35°. With the further increase in scattering angle, the photoelastic mechanism of scattering becomes already decisive. 2011 Article Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища / О.Ю. Семчук, В.Є. Клименко // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2011. — Т. 2, № 1. — С. 20-22. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 2079-1704 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/29037 535:537:539:546 uk Хімія, фізика та технологія поверхні Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	В рамках теорії некогерентного розсіяння, обумовленого взаємодією електромагнітної хвилі з флуктуаціями поверхневих хвиль Релея, розрахована кутова залежність випромінювання, розсіяного поверхнею фотопружного середовища. Аналіз інтегрального коефіцієнта розсіяння свідчить, що неоднорідність діелектричної проникності дає суттєвий внесок в його величину при кутах розсіяння до 35°. З подальшим збільшенням кута розсіяння визначальним стає фотопружний механізм розсіяння.
format	Article
author	Семчук, О.Ю. Клименко, В.Є.
spellingShingle	Семчук, О.Ю. Клименко, В.Є. Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища Хімія, фізика та технологія поверхні
author_facet	Семчук, О.Ю. Клименко, В.Є.
author_sort	Семчук, О.Ю.
title	Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища
title_short	Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища
title_full	Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища
title_fullStr	Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища
title_full_unstemmed	Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища
title_sort	розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища
publisher	Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
publishDate	2011
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/29037
citation_txt	Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища / О.Ю. Семчук, В.Є. Клименко // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2011. — Т. 2, № 1. — С. 20-22. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series	Хімія, фізика та технологія поверхні
work_keys_str_mv	AT semčukoû rozrahunokkutovoízaležnostívipromínûvannâŝorozsíânepoverhneûfotopružnogoseredoviŝa AT klimenkovê rozrahunokkutovoízaležnostívipromínûvannâŝorozsíânepoverhneûfotopružnogoseredoviŝa
first_indexed	2025-07-03T09:13:33Z
last_indexed	2025-07-03T09:13:33Z
_version_	1836616530121457664
fulltext	Хімія, фізика та технологія поверхні. 2011. Т. 2. № 1. С. 20–22 _____________________________________________________________________________________________ * контактний автор semchuk@isc.gov.ua 20 ХФТП 2011. Т. 2. № 1 УДК 535:537:539:546 РОЗРАХУНОК КУТОВОЇ ЗАЛЕЖНОСТІ ВИПРОМІНЮВАННЯ, ЩО РОЗСІЯНЕ ПОВЕРХНЕЮ ФОТОПРУЖНОГО СЕРЕДОВИЩА О.Ю. Семчук*, В.Є. Клименко Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України вул. Генерала Наумова 17, Київ 03164, Україна В рамках теорії некогерентного розсіяння, обумовленого взаємодією електромагнітної хвилі з флуктуаціями поверхневих хвиль Релея, розрахована кутова залежність випромінювання, розсіяного поверхнею фотопружного середовища. Аналіз інтегрального коефіцієнта розсіяння свідчить, що неоднорідність діелектричної проникності дає суттєвий внесок в його величину при кутах розсіяння до 35°. З подальшим збільшенням кута розсіяння визначальним стає фотопружний механізм розсіяння. ВСТУП Поряд з традиційними методами дослідження поверхні, такими, наприклад, як рентгеноелектронна спектроскопія, мас- спектрометрія вторинних іонів, все більшої ваги набувають оптичні методи. Цей напрямок є перспективним, оскільки оптичні методи мають низку переваг – вони високочутливі та безінерційні, дають можливість досліджувати швидкоплинні процеси і, нарешті, є незамінними при аналізі процесів перетворення енергії. Серед оптичних методів дослідження поверхні вирізняється мандельштам- бриллюенівське розсіяння як засіб вивчення пружних та фотопружних властивостей матеріалів, зокрема магнетиків [1], непрозорих твердих тіл та тонких плівок [2]. Після експериментальної роботи Мішри та Брея [3], які показали, що розсіяння світла на флуктуаціях поверхні є визначальним для напівпровідників, з’явилася низка робіт [4–6], де це явище було розглянуто теоретично. В них вважалось, що флуктуації поверхні виникають внаслідок збурення поверхневих фононів. Були розраховані амплітуда та спектр флуктуацій, отримано вираз для диференційного перерізу розсіяння світла на об'ємних фононах і хвилях Релея та Лемба. РОЗРАХУНКОВА ФОРМУЛА В роботах [7, 8] був розвинений теоретичний підхід для опису явища некогерентного розсіяння світла, викликаного взаємодією падаючої електромагнітної хвилі частоти ω0 з флуктуаціями поверхневих хвиль Релея на границі ізотропного фотопружного середовища, та отримано формулу, що визначає інтегральний коефіцієнт некогерен- тного відбивання світла від цієї поверхні. ( ) t 0 4 0 2 2t 2 0 0 0 hαv ω γ cth sin πh ω 2ckT 2ρv c ε sin ε cos 1 ε cos R θ θθ θ  Ψ      = ×     −  +      (1) ( ) ( ) 6 2 2 0 1 0 2 22 2 2 1 2 2 3 4 52 2 2 1 1 0 α ε -1 Φ +α ( ε +1)Φ sin 4 , sin 1-α 1-α γ1+ ε a a a a a θ θ   +    ×      + Φ + Φ + Φ        де ρ – густина кристала, ε0 – статична діелектрична проникність. Вирази для величин Ф1–Ф5, що близькі до одиниці та слабко залежать від кута розсіяння θ, функції Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища _____________________________________________________________________________________________ ХФТП 2011. Т. 2. № 1 21 Ψ(γ), значення параметрів νt, α, γ та фотопружних констант a1, a2 наведено в [7–9]. ЧИСЕЛЬНИЙ РОЗРАХУНОК Розрахунок кутової залежності розсіяного випромінювання проводився за формулою (1) з використанням стандартної програми Mathematica 6.0 і значень параметрів:γ = 0,6, α = 0,91, ω0 = 6·1015 с-1, ε0 = 4, ρ = 2 кг/м3, νt = 2·105 м/с [7, 8], a1 = a2 = 1,33 [9]; при цьому Ψ(0,6) = 1,6. Результати розрахунків наведено на рисунку. 6 5 4 3 30 60 90 θ, град 8R 10⋅ Рис. Кутова залежність сумарного коефіцієнта некогерентного розсіяння світла З рисунка видно, що неоднорідність діелектричної проникності дає внесок в сумарний коефіцієнт некогерентного відбивання світла фотопружним середовищем при кутах розсіяння θ ≤ 35°, причому, з подальшим зростанням кута розсіяння величина R швидко спадає і вже при θ ~ 35° досягає мінімуму, рівного 3,85·10-8. З подальшим збільшенням θ основну роль починає відігравати фотопружний механізм розсіяння, визначаючи максимум R, рівний 5,12·10-8 при θ ~ 72°, і прямування до нуля при кутах відбивання, близьких до 90°. ВИСНОВКИ Вивчення мандельштам-бриллюенів- ського розсіяння світла від фотопружного середовища цікаве з ряду причин. Насамперед, розрахунок теплових флуктуацій дозволяє визначити параметри поверхні, а детальний аналіз перерізу розсіяння дає можливість одержати інформацію про стан поверхні, взаємодію різних поверхневих груп атомів, перебіг хімічних реакцій та про процеси перетворення і трансформації енергії на поверхні, а також встановити характер розсіюючої поверхні. Зауважимо також, що при великих інтенсивностях падаючого випромінювання вже з самого початку потрібно враховувати його вплив на рух фотопружного середовища. Останній, як відомо, приводить до виникнення вимушеного розсіяння на поверхневих хвилях, характерною особливістю якого є поріг інтенсивності Ip ~ 108 Вт/см2. Тому при експериментальному вивченні відбивання світла від фотопружного середовища необхідно вибирати інтенсивність падаючого випромінювання такою, щоб вона була меншою від Ip, але достатньою для спостереження некогерентного випромі- нювання з урахуванням коефіцієнта відбивання. ПОДЯКА Автори вдячні О.І. Гічан за допомогу в проведенні чисельних розрахунків. ЛІТЕРАТУРА 1. Cherif S.M., Dugautier C., Hen- nequin J.-F., Moch P. Brillouin light scattering by magnetic surface waves in dot-structured permalloy layers // J. Magn. Magn. Mater. – 1997. – V. 175, N 3. – P. 228–236. 2. Comins J.D., Every A.G., Stoddart P.R. et al. Surface Brillouin scattering of opaque solids and thin supported films // Ultrasonics. – 2000. – V. 38, N 1-8. – P. 450–458. 3. Mishra S., Bray R. Surface-ripple mechanism for Brillouin scattering of reflected light from bulk acoustic waves // Phys. Rev. Lett. – 1977. – V. 39, N 4. – P. 222–225. 4. Rowell N.L., Stegermann G.I. Theory of Brillouin scattering from opaque media // Phys. Rev. B. – 1978. – V. 18, N 6. – P. 2598–2615. О.Ю. Семчук, В.Є. Клименко _____________________________________________________________________________________________ 22 ХФТП 2011. Т. 2. № 1 5. London R., Sandercock J.R. Analysis of the light-scattering cross section for surface ripples on solids // J. Phys. C. – 1980. – V. 13, N 13. – P. 2609–2621. 6. Velasko V.R., Garsia-Moliner F. Brillouin scattering from surface waves // Solid State Commun. – 1980. – V. 33, N 1. – P. 1–5. 7. Semchuk A.Yu., Grechko L.G., Mot- rich V.V., Ogenko V.M. Non-coherent light reflection from photoelastic media // Phys. Status Solidi B. – 1992. – V. 173, N 2. – P. 725–731. 8. Гречко Л.Г., Семчук О.Ю., Білокри- ницька Л.М., Стеценко О.М. Взаємодія електромагнітної хвилі з флуктуаціями поверхневих хвиль Релея в фотопружньому середовищі // Вісник Київського університету. Серія: фізико- математичні науки. – 2009. – № 3. – С. 303–310. 9. Нарасимхамурти Т. Фотоупругие и электрооптические свойства кристал- лов. – Москва: Мир, 1984. – 624 с. Надійшла 05.11.2010, прийнята 26.11.2010 Расчет угловой зависимости излучения, рассеянного поверхностью фотоупругой среды А.Ю. Семчук, В.Е. Клименко Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины ул. Генерала Наумова 17, Киев 03164, Украина, semchuk@isc.gov.ua В рамках теории некогерентного рассеяния, обусловленного взаимодействием электромагнитной волны с флуктуациями поверхностных волн Релея, рассчитана угловая зависимость рассеянного поверхностью фотоупругой среды излучения. Анализ интегрального коэффициента рассеяния показывает, что неоднородность диэлектрической проницаемости дает существенный вклад в его величину при углах рассеяния до 35°. При дальнейшем увеличении угла рассеяния определяющим становится фотоупругий механизм рассеяния. Calculation on Angular Dependence of Irradiation Scattering by Surface of Photoelastic Media O.Yu. Semchuk, V.E. Klymenko Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine 17 General Naumov Street, Kyiv 03164, Ukraine, semchuk@isc.gov.ua The angular dependence of irradiation scattering by surface of photoelastic media is calculated within the framework of the theory of noncoherent scattering caused by the interaction of electromagnetic wave with fluctuations of Rayleigh surface waves. The analysis of integral scattering factor demonstrates that the heterogeneity of permittivity gives an essential input to value of the former at scattering angles up to 35°. With the further increase in scattering angle, the photoelastic mechanism of scattering becomes already decisive.

Розрахунок кутової залежності випромінювання, що розсіяне поверхнею фотопружного середовища

Institution

Ähnliche Einträge