Мандельштама — Бріллюена розсіяння , розсіяння оптичного випромінювання середовищами (твердими тілами і рідинами), що конденсують, в результаті його взаємодії з власними пружними коливаннями цих середовищ. М. — Би. р. супроводиться зміною набору частот (довжин хвиль), що характеризують випромінювання, — його спектрального складу. Наприклад, М. — Би. р. монохроматичного світла в кристалах приводить до появи шести частотних компонент розсіяного світла, в рідинах — три (одна з них — незміненої частоти).
Порівняльне сильна взаємодія між частками середовищ (у кристалах воно зв'язує їх у впорядковані просторові грати), що конденсують, приводить до того, що ці частки не можуть рухатися незалежно — будь-яке їх збудження поширюється в середовищі у вигляді хвилі. Проте при будь-якій відмінній від абсолютного нуля температурі частки знаходяться в тепловому русі. В результаті по всіляких напрямах в середовищі поширюються пружні хвилі різних частот (див. Гіперзвук ). Накладення таких хвиль один на одного викликає появу т.з. флуктуацій щільності середовища (малих локальних відхилень щільності від її середнього значення), на яких і розсівається світло (див. Розсіяння світла ). М. — Би. р. показує, що світлові хвилі взаємодіють безпосередньо з пружними хвилями, зазвичай не спостережуваними окремо. Особливо наочна фізична картина явища в разі кристалів. У них пружні (звані також Дебаївськими, по імені П. , що вперше розглянув їх, Дебая ; див.(дивися) Тверде тіло ) хвилі однакової частоти, що біжать назустріч один одному, утворюють стоячі хвилі тієї ж частоти. Розсіяння світла цими стоячими хвилями відбувається по всіх напрямах, але унаслідок інтерференції світла за розсіяння в даному напрямі відповідальна пружна хвиля однієї певної частоти. Хай від плоского фронту такої хвилі відбиваються, змінюючи свій напрям на кут q ( мал. ), промені падаючого світла частоти n (довжини хвилі l; l = з */n, де с* — швидкість світла в кристалі). Для того, щоб відбиті промені, інтерферує, давали максимум інтенсивності в даному напрямі, необхідно, щоб оптична різниця ходу CB + BD сусідніх променів 1—1'' і 2—2'' була рівна l:
2l × sin q/2 = l (1)
де L = АВ — довжина розсіюючої пружної (гіперзвуковий) хвилі. Віддзеркалення світлової хвилі від звукової еквівалентно модуляції світла падаючого пучка з частотою звукової хвилі. Умова (1) приводить до вираження для зміни частоти Dn розсіяного світла:
Dn/n = ± 2 v/c* · sin q/2 (2)
( v — швидкість звуку в кристалі).
Зсув частоти світла при М. — Би. р. відносно невелико, оскільки швидкість звуку в середовищі набагато менше швидкості світла в ній ( v/c* мало). Наприклад, для кристала кварцу v = 5×10 5 см/сек , с* = 2×10 10 см/сек і при розсіянні під кутом q = 90° Dn/n = 0,003 %. Проте такі величини надійно вимірюються інтерферометричними методами (див. Інтерферометр ).
З уявлення про стоячі хвилі — згущування і розрідження щільності, що модулюють світлову хвилю, — виходив Л. І. Мандельштам, що теоретично передбачив М. — Би. р. (його стаття, написана в 1918, була опублікована лише в 1926). Незалежно ті ж результати отримав (1922) Л. Бріллюен, розглядаючи розсіяння світла на пружних хвилях, що біжать назустріч один одному, в середовищі. При його підході до явища фізичною причиною «розщеплювання» монохроматичних ліній виявляється Доплера ефект .
Експериментально М. — Би. р. вперше спостерігалося Л. І. Мандельштамом і Г. С. Ландсбергом (1930). Детально його досліджував Е. Ф. Гросс . Зокрема, він виявив (1938), що М. — Би. р. в кристалах розщеплює монохроматичну лінію на шість компонент (це пояснюється тим, що швидкість звуку v в кристалі різна для різних напрямів, унаслідок чого в загальному випадку в нім існують три — одна подовжня і дві поперечні — звукові хвилі однієї і тієї ж частоти, кожна з яких поширюється зі своєю v ). Він же вивчив М. — Би. р. в рідинах і аморфних твердих тілах (1930—32), при якому поряд з двома «зміщеними» спостерігається і «незміщена» компонента вихідної частоти n. Теоретичне пояснення цього явища належить Л. Д. Ландау і Г. Плачеку (1934), що показав, що, окрім флуктуацій щільності, необхідно враховувати і флуктуації температури середовища.
Створення лазерів не лише поліпшило можливості спостереження М. — Би. р., але і привело до відкриття так званого вимушеного М. — Би. р. (ВМБР), яке відрізняється більшою інтенсивністю і багатьма якісними особливостями (див. Вимушене розсіяння світла ). Дослідження М. — Би. р. у поєднанні з іншими методами дозволяють отримувати коштовну інформацію про властивості розсіюючих середовищ. ВМБР використовується для генерації потужних гіперзвукових хвиль в кристалах у ряді технічних вживань.
Літ.: Волькенштейн М. Ст, Молекулярна оптика, М. — Л., 1951; Фабелінський І. Л., Молекулярне розсіяння світла, М., 1965.
