Особенности четырехфотонного параметрического рассеяния света в воде …
1
УДК 535:621.530
Особенности четырехфотонного параметрического
рассеяния света в воде при наличии вынужденного
комбинационного рассеяния
© В.А. Бабенко, А.А. Сычев
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт
им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), Москва, 119991, Россия
Установлена связь сигнала четырехфотонного параметрического рассеяния с
процессом вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) лазерного излучения в
воде. На пороге возникновения ВКР в спектре нелинейного рассеяния обнаружена
структура, обусловленная межмолекулярными либрационными колебаниями моле-
кул воды.
Ключевые слова:
жидкость,
параметрическое взаимодействие, структура воды,
активная спектроскопия, когерентное рассеяние.
Введение.
Вода обладает способностью образовывать коротко-
живущие молекулярные комплексы. Соотношение между конфигу-
рациями таких молекулярных комплексов определяет свойства воды
в конкретных условиях. Информацию о структуре межмолекулярных
комплексов молекул воды можно получить путем исследования чи-
сто либрационных, трансляционных или смешанных колебаний мо-
лекул в низкочастотной спектральной области. В случае воды спек-
тральный диапазон таких колебательных частот находится приблизи-
тельно в пределах 10…1000 см
–1
и относится к спектральной области,
характерной для таких традиционных методов исследования, как
спектроскопия комбинационного рассеяния света и инфракрасная
(ИК) спектроскопия. Однако регистрируемые этими методами спек-
тры на частотах межмолекулярных колебаний, связанных с поворо-
том и смещениями молекул воды одной относительно другой, имеют
вид отдельных широких полос с практически отсутствующей струк-
турой. На рис. 1 приведены спектры ИК-поглощения воды (α – нату-
ральный показатель поглощения) (
а
) [1] и спонтанного комбинаци-
онного рассеяния (СКР) света в воде
I
(
б
) [2]. Такой вид спектров
характерен для традиционной спектроскопии, в которой регистриру-
ются все возможные переходы между электронными (вибронными)
состояниями молекул, находящихся в равновесном состоянии.
В отличие от классической спектроскопии тепловых, флуктуаци-
онных возбуждений молекул, новые возможности для практического
использования открывает нелинейная спектроскопия, и в частности
спектроскопия нелинейного рассеяния света [3]. Ее особенностью яв-
ляется рассеяние на сфазированных лазерным излучением когерентных
