2022-04-07 03:37:49

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反斯托克斯线(Anti-Stokes),物理学-光学概念,指在拉曼线中,把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线,把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。它的强度远小于斯托克斯线的强度。反斯托克斯线相对于斯托克斯线的强度随着波数移的增加而迅速减弱。

基本信息

  • 中文名称

    反斯托克斯线

  • 外文名称

    Anti-Stokes

  • 类属

    物理学

  • 发现人

    拉曼

折叠 编辑本段 发现发展

早在1923年,A.Smekal等人在理论上预言:光通过介质时,由于它们之间的相互作用,可以观测到光频率发生变化,相位也发生无规律的变化。1928年,印度物理学家拉曼(C.V.Raman)在研究液体苯的散射时,从实验上发现了这种散射光,由于是拉曼发现的这个现象,因此称为拉曼散射。不久,G.S.Landsberg和L.I.Mandelestam在石英中观察到了散射光频率变化的现象。后来布拉瑟克(E.Placzek)在拉曼理论上做了很多工作:他发现在散射光谱中激发线的两侧各存在一条谱线:低频一端的曲线的频率为ν0-Δν,称之为斯托克斯线或红伴线;高频一端曲线的频率为ν0+Δν,称之为反斯托克斯线或紫伴线。激发线处的散射谱线则称之为瑞利线。一种物质的拉曼线可以有若干对,每一对线(一条斯托克斯线和一条对应的反斯托克斯线)对应于物质的某两个能级间的差值(振动、转动或电子能级之间的差值)。从那时起,拉曼效应就被作为一个分析物质结构的有力工具。

折叠 编辑本段 理论特点

入射光是一束足够强的激光时,斯托克斯谱线的强度开始比例于自身而增长,具有明显的受激特性,这就是受激拉曼散射。受激拉曼散射是强激光与物质相互作用所产生的受激声子(光学支声子)对入射光的散射,而自发拉曼散射是热振动声子对入射光的散射,其散射具有随机性特点。受激拉曼散射过程中入射光子主要被光学支声子所散射。对斯托克斯线的受激拉曼过程可简述如下:最初一个入射于介质的相干光子与一个热振动声子碰撞,产生了一个斯托克斯光子,同时增添一个光学支声子,这个光学支声子再与入射光子相碰撞,又增添一个光学支声子,同时产生一个斯托克斯光子。这样重复下去,形成一个雪崩过程。产生光学支声子的过程,关键在于有足够多的入射光子,由于光学支声子所形成的声波是相干的,入射光波也是相干的,所以拉曼散射后所形成的斯托克斯光子也是相干的,这就是一阶斯托克斯散射的受激过程。反斯托克斯线则是入射于介质的相干光子与光学支声子作用,产生一个反斯托克斯光子。当斯托克斯光强到一定程度时,它自身还会作为泵浦光,发生更高阶的拉曼散射。受激拉曼散射的本质就是入射光和斯托克斯光之间的相互耦合引起这两个光波之间的有效能量转移。受激拉曼散射满足动量守恒能量守恒:

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