Образовательная информация

Прочие нелинейные эффекты

В нелинейной среде возможно осуществить так называемое параметрическое преобразование частоты вверх.

Для этого мощное излучение накачки (обычно на частоте соответствующей видимому диапазону) в нелинейном кристалле смешивается С преобразуемым инфракрасным излучением частотой. В результате параметрического преобразования на выходе получается сигнал с частотой в видимой области спектра, который легко отфильтровывается от сигнала накачки.

Таким способом возможно преобразовывать инфракрасное изображение (например, с Я = 10,6 мкм) в видимое. В сильном световом поле происходит изменение показателя преломления среды. Причины этого явления могут быть довольно разнообразными: высокочастотный эффект Керра, нелинейная добавка к показателю преломления за счет поляризуемости третьего порядка, нагрев среды лазерным лучом, электрострикция и т. д.

В результате этих эффектов показатель преломления среды будет зависеть от распределения интенсивности распространяющейся волны по сечению луча. Обычно области максимальной интенсивности соответствует большая оптическая плотность. Поэтому световой луч по мере распространения начинает втягиваться в эту область, где поле максимально. Это явление называется самофокусировкой лазерного излучения. Этот эффект называется оптическим пробоем.

Кроме обычного (спонтанного) комбинационного рассеяны в сильно нелинейной среде при воздействии на нее мощное светового поля накачки возможно вынужденное комбинационно рассеяние, т. е. усиление и генерация на комбинационных частотах. С классической точки зрения вынужденное комбинационно. рассеяние можно рассматривать как параметрический процесс при котором за счет энергии волны накачки возбуждается "BO.I на" молекулярных колебании и когерентная световая волна или антистоксовой частоты.

Этот эффект может бы использован для дискретной перестройки частоты лазерного и лучения. Электромагнитная волна в кристалле может взаимодействовать также с колебаниями кристаллической решетки (фон о нами). Рассеяние световой волны на акустических колебание кристаллической решетки называется рассеянием.

При большой интенсивности возбуждающей электромагнитной волны в нелинейной среде, кроме спонтанно -рассеяния, возможно вынужденное комбинационное рассеяна. Мандельштама - Бриллюэна. При этом одновременно с возбуждением когерентной световой волны происходит возбуждена когерентных акустических колебаний с частотой порядка (гиперзвук). Избыточное звуковое давление в поле лазерном луча может достигать нескольких тысяч мегапаскалей.

Кроме рассмотренных эффектов, связанных с нелинейна поляризуемостью среды, существуют нелинейные оптические Эфекты, обусловленные нелинейным поглощением, т. е. эффекты определяемые зависимостью показателя оптического поглощения от интенсивности света. В частности, уменьшение показа теля поглощения света при увеличении его интенсивности называется оптическим просветлением среды. Этот эффект вызван изменением населенностей уровней под действием внешнего и лучения.
Нелинейные эффекты

Строение коллоидной мицеллы

Еще в начале века рядом исследователей был обоснован вывод о том, что строение ДС коллоидной частицы тесно связано с условиями синтеза коллоидных систем, возможностью их существования и устойчивостью.

Уже в работах Иордиса (1902) отмечалось, что дисперсная фаза золя всегда содержит в качестве примеси вещества, из которых она была получена, и удаление их, например, посредством диализа приводит к потере золем устойчивости. Чтобы подчеркнуть сложность состава коллоидной частицы, Дюкло ввел специальный термин "мицелла". Небольшое количество примеси-стабилизатора в мицелле Дюкло назвал активной частью мицеллы и указал, что именно она обусловливает движение частиц в электрическом поле и ее присутствием объясняется поведение золя при добавлении к нему электролита.

Паули тоже считал, что мицелла состоит из сравнительно .инертного ядра и способной к ионизации ЕКТИВНОЙ части, некоторую он назвал ионогенным комплексом. Однако перечисленные схемы не могут объяснить, каким образом обеспечивается связь между ионогенным комплексом и неактивной частью мицеллы и почему коллоидные частицы характеризуются как межфазным скачком потенциала, так и особым потенциалом, обнаруживающимся только при электрокинетических явлениях.

Наряду с этими представлениями, которые можно назвать химическими гипотезами строения коллоидных мицелл, в начале века начал формироваться физический подход к строению мицелл. Еще в 1914 г. Панет показал, что кристаллы некоторых нерастворимых солей особенно энергично адсорбируют из окружающего раствора ионы, образующие с противоположно заряженными ионами кристаллической поверхности нерастворимые соединения.

При образовании малорастворимых солей энергия гидратации всегда меньше энергии кристаллической решетки, что обеспечивает прочную фиксацию адсорбируемых ионов. Эту концепцию в дальнейшем развил Файянс и применил ее к объяснению образования коллоидных систем типа галлоидов серебра. Кристаллик Agl, полученный в результате реакции избытка K.I с AgN03, адсорбирует преимущественно ионы I, общие с ионами решетки частицы, и заряжен отрицательно, а компенсирующие ионы К+ распределены частично в слое Штерна, частично в диффузном слое.

В растворе AgN03 частицы золя Agl преимущественно адсорбируют ионы Ag+ и приобретают положительный заряд, а компенсирующие ионы N07 располагаются в растворе подобно ионам К+. Ионами, достраивающими решетку, могут быть не только ионы, общие с ионами кристаллика, но и ионы, изоморфные с ними. Рассмотрим вопрос о строении коллоидной мицеллы и уточним соответствующую терминологию на примере мицеллы золя йодистого серебра в слабом растворе йодистого калия, так как сформулированные применительно к этому примеру понятия сохраняют свое значение для более широкого класса систем.
Первоисточник

Атомы и ионы

Атом, как известно, состоит из различных мельчайших частиц: электронов, имеющих наименьший, известный в природе отрицательный заряд и массу, в 1 837 раз меньшую массы водородного атома; протонов, имеющих положительный заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона, и массу, почти равную массе атома водорода; нейтронов, не имеющих электрического заряда, но имеющих массу, почти равную массе иротона.

Эти элементарные частицы входят в состав всех атомов, но в различном количестве, что и обуславливает отличие атомов друг от друга. Согласно теории проф. Д. Д. Иваненко ядро атома состоит из протонов и нейтронов, общее число которых определяет атомный вес А элемента. Порядковый номер Z элемента в системе Менделеева равен числу протонов в ядре данною элемента; тогда число нейтронов равно А Z.

Количество электронов, составляющих внешнюю электронную оболочку данного атома, равно числу протонов, входящих в состав ядра этого атома, т. е. равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева. В целом атом любого элемента является электрически нейтральной системой, так как число протонов ядра, имеющих положительный заряд, равно числу электронов внешней оболочки, имеющих отрицательный заряд такой же величины.

Разрушить атомное ядро большинства элементов очень трудно, но электроны внешней оболочки довольно легко отрываются от атома под действием различных внешних сил. Этот процесс отрыва электрона от атома носит название ионизации, а сам атом, потерявший электрон, уже перестает быть нейтральным и превращается в положительный ион, положительный электрический заряд которого равен по абсолютной величине заряду потерянного электрона.

Благодаря этой способности электронов довольно легко отделяться от атомов они чаще других частиц находятся в свободном состоянии. Простейшим атомом является атом водорода Н, в составе которого имеется ядро из одного протона и электронная оболочка из одного электрона. Атом гелия Не состоит из ядра с двумя протонами и двумя нейтронами и электронной оболочки из двух электронов. Вообще, чем тяжелее атом, тем сложнее его структура.

Все частицы в атоме удерживаются действующими между ними силами, вследствие чего для разрушения атома, или даже только для раздвижения его частиц, обычно необходимо совершить работу, направленную против действия этих сил, т. е. увеличить энергию атома, которую мы будем называть его внутренней энергией. Электроны в твердых телах

Все, что выше говорилось о внешних электронах оболочки атомов, относилось к изолированным атомам, которые можно считать находящимися весьма далеко от всяких других частичек (атомов, ионов, электронов и макроскопических тел), как, например, можно почти всегда рассматривать атомы газа. Если же атомы начинают сближаться или остаются в этом состоянии длительное время, то внешние электроны каждого из атомов испытывают действие электрических сил от соседних частиц, в результате чего ослабляется связь этих электронов со своим атомом.
Читать дальше...