IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Многокомпонентные нанодисперсные среды (жидкофазные смеси, суспензии, эмульсии) характеризуются наличием целого ряда специфических механизмов оптической нелинейности, которые можно использовать для диагностики таких сред [1-3]. В частности, к ним относятся концентрационные нелинейности, обусловленные перераспределением компонент двухфазной среды в поле лазерного излучения[4-6].

Целью данной работы является теоретический анализ эффективности записи интерференционной решетки в прозрачной наносуспензии.

В качестве дисперсной системы мы будем рассматривать прозрачную жидкофазную среду с наночастицами, находящуюся под воздействием лазерного облучения. Пусть распределение интенсивности падающего излученияв плоскости слоя среды имеет вид (такое распределение возникает при интерференции двух плоских волн)

, , (1)

где интенсивность световой волны, – волновой вектор интерференционной решетки, - ее период, x - координата в плоскости слоя среды. Балансное уравнение, описывающее динамику концентрации наночастиц в жидкофазной среде с учётом диффузионного и электрострикционного потоков, можно записать в виде [3]

. (2)

Здесь приняты следующие обозначения: - массовая концентрация дисперсных частиц (m₀-масса наночастиц, m-масса среды), - коэффициент диффузии, , - поляризуемость частиц, - постоянная Больцмана, - эффективный показатель преломления среды, - скорость света в вакууме.

Дифракционной эффективностью голограммы называется отношение [2]:

, (3)

где — интенсивность падающего на голограмму считывающего луча; — интенсивность света, продифрагировавшего в первый порядок дифракции на голограмме, представляющей собой обычно простую косинусоидальную решетку.

Для дифракционной эффективности тонких фазовых голограмм имеем [2]:

(4)

где — амплитудное пропускание неэкспонированного слоя; — амплитуда модуляции фазового пропускания, — бесселева функция n-го порядка. Полагая среду прозрачной и амплитуду фазовой модуляции малой, имеем:

. (5)

где L- толщина слоя нелинейной среды.

, (6)

Полученное выражение описывает временную зависимость дифракционной эффективности решетки на основе электрострикционной нелинейности. Данный результат можно использовать для диагностики параметров прозрачных наноматериалов [8-10].

Библиографический список:

1. Иванов В.И. Динамика светоиндуцированной тепловой линзы в жидкофазной двухкомпонентной среде / В.И. Иванов, А.А. Кузин, А.И. Ливашвили, В.К. Хе // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки.-2011.-Т.4.-№134.- С.44-46.

2. Иванов В.И. Нанодисперсные среды для динамической голографии / В.И. Иванов, Г.Д. Иванова, С.И. Кирюшина, А.В. Мяготин // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2015. – Т. – 58. –№ 11-3. – С. 153-156.

3. Иванов В.И. Оптическая диагностика полимерных наночастиц / В.И. Иванов, Г.Д. Иванова, В.К. Хе // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 11-6. – С. 1085-1088.

4. Иванов В.И. Перспективные среды для динамической голографии / В.И. Иванов, Ю.М. Карпец // Вестник ДВО РАН.- 2003.-№1. - С. 93-97.

5. Иванов В.И., Иванова Г.Д., Кирюшина С.И., Мяготин А.В. Микрогетерогенные среды для динамической голографии // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 12-12. – С. 2580-2583.

6. Иванова Г.Д. Динамические голограммы в жидкофазной дисперсной среде / Г.Д. Иванова, С.И. Кирюшина, А.В. Мяготин // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9-10. – С. 2164-2168.

7. Иванова Г.Д. Исследование явлений массопереноса в бинарных средах термографическим методом / Г.Д. Иванова, С. И. Кирюшина, А.А. Кузин //Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 2. URL: www.science-education.ru/116-12579.

8. Иванова Г.Д. Нелинейная линза в дисперсной среде / Г.Д. Иванова, С.И. Кирюшина, А.В. Мяготин // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 1-1.-С.1779; URL: www.science-education.ru/121-19194.

9. Крылов В.И. Метод светоиндуцированной псевдо-призмы в наножидкости / В.И. Крылов, Г.Д. Иванова, В.К. Хе // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, межвуз. сб. науч. тр. / под общей редакцией В. М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2015. – Вып. 7. – С. 329-332.

10. Ivanov V. I., Ivanova G.D., Khe V. K. Thermal lens response in the two-component liquid layer // Proc. SPIE, 968042. -2015. -November 19; DOI: 10.1117/12.2205722.

Код для цитирования: Скопировать