Фотоакустическая спектроскопия гиротропных сред тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

белорусский государственный университет

РГ6 од

~ Д • ■

УДК 535.16:534.341

МИТЮРИЧ ГЕОРГИЙ СЕМЕНОВИЧ

ФОТОАКУСТИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ГИРОТРОПНЫХ СРЕД 01.04.05 - оптика, 01.04.06 - акустика

АВТОРЕФЕРАТ диссертант» на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Минск 1997

Работа выполнена в Гомельском государственном университете

им.Ф.Скорины

Научный консультант - член-корреспондент HAH Беларуси,

доктор физико-математических наук, профессор А.Н.СЕРДЮКОВ

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Л.А.БАРКОВСКШ (Белорусский государственный университет)

доктор физико-математических наук, профессор С.В.ЕГЕРЕВ (Акустический институт имени Н.Н.Андреева Российской Академии наук)

доктор физико-математических наук, профессор Н.С.ПЕТРОВ (Белорусская Политехническая Академия)

Оппонирующая организация: Институт физики им.Б.И.Степанова

Академии наук Беларуси

С|3ащита диссертации состоится _19э2г. в

-"часов на заседании совета Д 02.01.17 в Белорусском государственном университете (220050, г. Минск, пр.Ф.Скорины, 4, ауд. 206).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного университета.

Автореферат разослан ^ 199? Г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций доктор Сиз.-мат.неук, профессор

Е.С.Воропай

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Современная фотоакустика, основашшя на явлении возбуадения в поглощающей среде звуковых волн модулированным светом, представляет собой быстро прогрессирующую область знаний, зародившуюся на стыке нескольких научных направлений - оптики, акустики, теплофизики. Фотоакустический сигнал, формирующийся в области поглощения модулированного излучения, несет ценную информацию о характере взаимодействия света с веществом, об акустических, диссипативных, нелинейных, теплофизикеских параметрах исследуемой среды. Метод фотоакустической спектроскопии, наряду с традиционными. находит все возрастающее использование и при исследовании сред, обладающих различными видами гиротропии, анизотропии, дихроизма. Развитие фотоекустических методов исследований вещества проходило при доминирующей роли акустического подхода в решении задач преобразования типа свет-тепло-звук, при этом основное внимание уделялось рассмотрению различных механизмов возбуждения термоупругих волн, определению энергетических характеристик звуковых полей и диаграмм направленности оптоакустических источников, разработке методов управления их параметрами.

Однако при исследоватта фотоакустического преобразования в средах с пространственной дисперсией необходимо иметь в виду, что поглощение электромагнитных волк гиротропныш кристаллами имеет характерную особенность, связанную с наличием линейного, циркулярного, в общем случае, эллиптического дихроизма, явления различного поглощения ортогонально^'поляризованных собственных волн. В оптической спектроскопии зависимость циркулярного дихроизма от самых незначительных структурных изменений среда явилось основой создания мощного метода исследования биологических и химических хиральных структур, позволяющих получать ценные свэ дения о тончайших деталях внутреннего строения сречы, симметрии ее электронных и энергетических состояний. Естественно, в фотоакустической спектроскопии гиротропных сред необходим корректный учет особенностей влияния оптических, диссипативных, интерференционных, нелинейных, дифракционных, фазовых, граничных

в поглощающих гиротропных кристаллах низших сигноний условия ортогональности собственных еолн может не выполняться [I].

и других эффектов на механизм формирования результирующего фотоакустического сигнала.

К началу работы над диссерацией был предложен ряд теоретических моделей описания фотоакустического эффекта в конденсированных средах и предприняты попытки их обобщения на естественно гиротропные среды лишь в некоторых частных случаях. Фотоакустические методы определения оптических параметров, в частности, циркулярного дихрг ;ма, были разработаны только для полубесконечной гиротропной среды, когда учет граничных эффектов и многолучевой интерференции не представляется возможным. В стороне от рассмотрения оставался широкий круг задач по исследованию фотоакустического преобразования в поглощающих естественно и вынужденно (эффект Фарадея) гиротропных средах, кристаллах, слоистых и жидкокристаллических структурах. Не были разработаны методы расчета фотоакустического отклика в линейных и нелинейных гиротропных пьезоэлектрических кристаллах и структурах. Отсутствовал унифицированный подход к решению задач фотоакустического преобразования в гиротропных средах при одновременном проявлении эффектов гирации, двупреломления, дихроизма, не были исследованы зависимости амплитуды и фазы фотоакустического сигнала от поляризационных и энергетических характеристик падающего излучения.

Корректное и полное решение отмеченных выше задач может быть достигнуто, как показано ниже, на основе использования ко-вариантных методов прямого тензорного исчисления, впервые предложенных Ф.И.Федоровым для описания взаимодействия, прохождения, отражения, поглощения электромагнитных и упругих волн с гирот-рошшми кристаллическими средами.

Основные результаты работы получены в рамках Республиканской программы фундаментальных исследований "Разработка проблем генерации, взаимодействия с веществом и использование лазерного излучения" ("Лазер 3") по теме: "Исследование электромагнитных, фотоакустических и магнитооптических взаимодействий в анизотропных и периодически неоднородных средах ("Лазер 3.15")". Часть полученных результатов вошла в содержание научных отчетов по госбюджетным темам "Взаимодействие потоков излучения со средами различного физического строения и формирование лазерных пучков заданной геометрии" ("Оптика 2.27" » ГР 01.86.0012771) и "Фото-

термоакустическая спектроскопия гкротрогашх сред" (ГБЦМ 92-03, Л ГР 01.92.0004641).

Некоторая часть результатов отражает совместные исследования, выполненные в рамках договоров о творческом сотрудничестве между кафедрой оптики Гомельского государственного университета им.Ф.Скорины и лабораторией акустических измерений Института фундаментальных проблем техники Польской Академии наук (г. Варшава), а также отделом фототермоакустической спектроскопии кафе дрц химической физики Карлоаа университета (г. Прага).

Отдельные результаты диссертации вошли в содержание спецкурса по фотоакустической спектроскопии, читаемого для студентов физического факультета (специализация "Квантовая электроника") Гомельского госуниверситвта им.Ф.Скорида.

Целью работы явилось построение последовательной феноменологической теории фотоакустического преобразования в естественно гиротропных и магнитоактивных средах, в кристаллах и пространственно неоднородных слоистых структурах с произвольным сочетанием гиротропных, анизотропных и дихроичных свойств.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие основные задачи:

- исследовать особенности диссипации энергии собственных мод электромагнитного поля в естественно гиротропных и магнито-актившх линейных и нелинейных средах, в гиротропных одноосных кристаллах и сверхрешетках, холестерических жидких кристаллах и ферроколлоидных растворах магнитных жидкостей;

- развить метода расчета амплитудно-фазовых характеристик фотоакустического сигнала в гиротропных средах для случая его регистрации газо-микрофонным, пьезоэлектрическим, комбинированным и фотодефлекционным способами;

- разработать вариант линейной и нелинейной пьезофотоакус-тической спектроскопии гиротропных кристаллов высших и средних сингоний;

- изучить физические особенности фотоакустического преобразования в естественно гиротропных и магнитоактивных слоях, в гиротропных одноосных поглощающих кристаллах, в короткопериодных гиротропных сверхрешетках, в холестерических жидких кристаллзх, в коллоидных растворах магнитных жидкостей;

- на основе решения задач фотоакустического преобразования предложить метода определения оптических, диссипативных, нелинейных параметров поглощающих гиротропных сред.

Впервые рассмотрены особенности формирования фотоакустического отклика в естественно гиротропной и магнитоактивной изотропной среде на с ювании точного решения граничных задач электродинамики. Выполнен учет многолучевой интерференции оптических и тепловых волн, получены зависимости амплитуды фотоакустического сигнала от параметра циркулярного дихроизма, энергетических и поляризационных характеристик падающего модулированного излучения. Исследование фотсакустического преобразования проведено для случаев газомикрофонных, пьезоэлектрического, фотодефлекционного и комбинированного методов регистрации результирующего сигнала. Показано, что при встречном взаимодействии световых волн в гиротропной среде, помещенной в магнитное поле, имеет место явление резкого возрастания величины фотоакустического сигнала. Предсказан эффект полного или частичного подавления фотоакусти-. ческого отклика при изменении интенсивности одного из встречно-взйимодействувдих пучков. Предложен метод управления амплитудно-фазовыми характеристиками результирующего отклика, основанный на возможности воздействия внешним магнитным полем на интерференционное распределение диссипации энергии взаимодействующих собственных мод.

Развита теория термооптического возбуждения звука в гиротропных линейных и нелинейных пьезоэлектрических кристаллах различных классов симметрии. Выражения, полученные для разности потенциалов, возникающей в пьезоэлектрических образцах, проанализированы при различных граничных условиях: свободных, зажатых и попеременно нагруженных границах кристалла. В области килогер-цевых и мегагерцевых частот модуляции возбуждающего излучения обнаружены резонансные явления, которые могут быть использованы для повышения разрешащей способности метода пьезофотоакустиче-ской спектроскопии.

Впервые выполнено теоретическое исследование фотозкустичес-кого эффекта в поглощающих одноосных гиротропных кристаллах при учете явления многолучевой интерференции и произвольном сочетании анизотропных, гиротропных и диссипативных свойств. Определе-

ны условия максимального проявления интерференционных особенностей на вид фотоакустических спектров, найдены оптимизирующие соотношения для определения действительной и мнимой части параметров гирации из фотоакустических измерений. Показано, что использование метода поляризационной модуляции позволяет по экспериментально измеренным амплитудам и фазовым характеристикам фотоакустического сигнала для линейной и циркулярной поляризации падающего света полностью и однозначно решить задачу по определению параметров поглощения, линейного и циркулярного дихроизма одноосных гиротропных кристаллов.

Изучено фотоакустическое преобразование в короткопериодлых сверхрешетках, образованных естестьенно гиротрошшми кубическими кристаллами. Показано, что зависимость амплитуда фотоакустического сигнала от параметра относительной толщины компонентов сверхрешетки определяется конкурирующим влиянием процессов диссипации световой энергии и последующего теплопереноса. Отмечено, что в рассматриваемом длинноволновом приближении диссипативные свойства гиротропных сверхрешеток, включая дихроичные, могут не быть промежуточными между аналогичными свойствами компонентов сверхрешетки. Из полученных аналитических и графических зависимостей следует, что вид фотоакустичаских спектров гиротропных сверхрешеток весьма существенно зависит от эффективных параметров сверхрешеток, характера проявления оптической интерференции, параметров циркулярного дихроизма и состояния поляризации падающего света.

Построена теория фэтоакустического преобразования в поглощающих холастерических жидких кристаллах для оптического излучения, частотный диапазон которого совпадает с областью брэггов-ского отражения или находится вблизи ее окрестности. Обнаружено ассиметричное возрастание амплитуда фотоакустического сигнала с уменьшением частоты падающего света, связанное с ростом диссипации энергии на краю области Брэгга, где вектор напряженности-собственных мод электромагнитного поля становится преимущественно поляризованным вдоль оси осциллятора поглощения. Последующий учет влияния температурных градиентов на пространственную структуру холестерических жидких кристаллов показал, что происходит изменение частотного интервала области Брэгга и в центре области возникает максимум амплитуда фотоакустического сигнала. На положение максимума оказывает конкурирующее влияние два процесса: с

одной стороны, возрастание амплитуда фотоакустического сигнала, определяемое взаимной ориентацией электрического вектора и оси осциллятора поглощения, а с другой - уменьшение величины диссипации энергии, обусловленное температурной расстройкой условий брэгговского отражения.

На основании решения задачи о генерации второй и еысших гармоник в приблиу ии заданного поля развита теория фотоакустического преобразования в нелинейных естественно или вынужденно (эффект Фарадея) .гиротропных кубических и одноосных кристаллах. Исследована термооптическая генерация звуковых волн в нелинейных кристаллах с центросимметричной парамагнитной фазой. Показана возможность определения параметра магнитного циркулярного дихроизма на частоте второй гармоники и точки магнитного фазового перехода центросимметричных магнетиков фотоакустическим методом.

Развит метод лазерной фотодефдекционной спектроскопии для исследования дассипативных свойств коллоидных растворов малых частиц ферромагнетиков при трансверсальной геометрии взаимодействия. Рассмотрены два вида временной модуляции лазерного источника - гармоническая и импульсная. Для коллоидного раствора магнетита исследовано поведение скорости диссипации энергии светового пучка в зависимости от элиптичности формы феррочастиц и величины внешнего магнитного поля. Рассчитаны углы дефлекции, величина которых проанализирована как функция пространственно нормированной координаты, частоты амплитудной и поляризационной модуляции возбуждающего излучения. Показана возможность определения величины относительного линейного дихроизма магнитной жидкости фотодефлекционным методом.

Исследован механизм возникновения фотодефлекционного сигнала в поглощающей гиротропной среде в условиях туннельной интерференции встречных световых волн. Определена диссипация энергии, величина которой зависит от эллиптичностей взаимодейтвующих волн, разности начальных фаз, энергетических характеристик еолн, дассипативных свойств гиротропной среда. Обнаружено явление частичного подавления фотодефлекционного сигнала при изменении интенсивности одной из встречно взаимодействующих световых волн.

1^актаческая_знач™ость_пдл^е1^ Практическая значимость полученных результатов состоит в

том, что развитый феноменологический подход к описанию фотоакустического преобразования дает теоретическую основу для систематического исследования термооптической генерации звуковых волн в естественно гиротропных и магнитоактивных средах, в гиротропных кристаллах и пространственно неоднородных структурах с произвольным сочетанием анизотропных, гиротропных и дихроичных свойств.. Перспективно использование полученных результатов в фотоакустических экспериментах на биологических и хиральных структурах, химических соединениях и живых тканях, проявляющих пространственную асимметрию. Часть полученных результатов может быть полезна в экспериментальных измерениях оптических, диссипатив-ных, нелинейных параметров гиротропных сред методами фотоакустической и фотодефлекционной спектроскопии. Результаты исследования фотоакустического преобразования при встречно-лучевом взаимодействии световых волн могут быть использованы для разработки устройств эффективного управления амплитудно-фазовыми характеристиками фотоакустического сигнала, а также для повышения разрешающей способности метода фотоакустической спектроскопии.

§коно^теская_знаад(ость_по;^еннш „результатов.

Экономическая значимость работы связана с возможностью использования полученных результатов для участия в научно-исследовательских работах, проводимых в рамках Европейски и Международных проектов и программ, финансируемых в валюте. Часть получены* результатов представлена в совместный с польскими коллегами проект по исследованию свойств авиационных и технических масел, магнитных жидкостей методами фотозкустической спектроскопии. Результаты исследования фотоакустического преобразования в естественно гиротропных и магнитоактивных средах и структурах, сверхрешетках, холестерических жидких кристаллах, магнитных жидкостях могут представлять коммерческий интерес при разработке лазерных фотоакустических приборов, дихрометров, дефлекторов, спектрополяриметров и т.д.

Основше_полояешя_дассертацшА_вшосише_^

- феноменологическое описание фотоакустического преобразования в естественно гиротропных и магнитоактивных средах, основанное на корректном решении граничных задач электродинамики;

- построение теории пьезофотоакустической спектроскопии

линейных и нелинейных гиротропных кристаллов высших и средних скнгоний;

- закономерности влияния гиротропии и дихроизма на вид амплитудно-фазовых характеристик в одноосных гиротропных кристаллических средах, в кристаллах с холестерической структурой анизотропии, в короткопериодных сверхрешетках, состоящих из гиротропных кубических кристаллов;

- развитие ме лца лазерной фотодефлекционной спектроскопии для исследования оптических и диссипативных свойств гиротропных сред и ферроколлоидных растворов магнитных жидкостей;

- способ управления величиной и фазой фотоакустического и фотодефлекционного сигналов при встречном взаимодействии световых волн в-гиротропных средах;

- развитие теории фотоакуотеческого преобразования в нелинейных гиротропных кристаллах, а также в нелинейных кристаллах в центросимметричной парамагнитной фазе;

- разработка способов определения параметров естественного и магнитного циркулярного дихроизма, мнимой части параметра нелинейной восприимчивости, параметра невзаимности магнитоактивной среды, параметра линейного дихроизма магнитной жидкости методами фотоакустической и фотодефлекционной спектроскопии.

Содержание диссертации отражает личный вклад автора. Все задачи, приведенные в работе , поставлены лично автором. Большинство результатов, относящихся к фотоакустической спектроскопии гиротропных сред, получены либо автором, либо в соавторстве с коллегами Семченко И.В., РанохоЕским Е., Мотылевским Е., Шалу-паевым С.В., Демидовой Т.В. и учениками Зеленым В.П., СвиридоЕой В.В., Стародубцевым Е.Г., Астаховым П.В. Всем им я приношу огромную благодарность. Особую признательность я хотел бы выразить безвременно ушедшему академику АН Беларуси Бокутю Б.В., член-корреспонденту АН Беларуси, д.ф.-м.н., профессору Сердюкову -А.Н., д.ф.-м.н., профессору Шепелевичу В.В., так много сделавшим для моего научного становления.

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах: Всесоюзной' конференции по акустозлектронике и квантовой акустике (Саратов - 1983, Кишинев - 1989); YIth International Coníerence on Energy and Electron Transfer (Prague - 1989); Всесоюзной школе-семинаре "Фотоакустическая спектроскопия и микроскопия" (Душанбе - 1989); Всесоюзной конференции "Акустоэлектрические и фотоакустические методы исследования полупроводников" (Киев - 1989); Всесоюзном семинаре-совещании по низкотемпературным технологическим процессам в электронике (Ижевск - 1990); Symposium on Physical Acoustics. Fundamental and Applied (Kortrljk, Belgium - 1990); ХШ Всесоюзной конференции по взаимодействию оптического излучения с веществом (Ленинград - 1990); Научно-технической конференции "Ультразвуковые и лазерные методы нерззрушающего контроля в науке и технике" (Киев - 1991); Ultrasónica Intematlonal-91. Coníerence and Exhibition (Le Touquet France - 1991.); XI Всесоюзной акустической конференции (Москва-1991); 7th, 8th aiid 9th International Topical Meeting on Photoacoustlc and Photothermal Phenomena (Door-werth, The Netherlands - 1991; Polnte-a-Pltre, Guadeloupe, France - 1994; Nanjing, China - 1996); Second International Congress on Recent Developments In Air - and Structure - Borne Sound and Vibration (Auburn, USA - 1992); 5th Spring School on Acousto-Optlcs and Applications (Gdansk, Polish - 1992); Ultrasonics International - 93. Coníerence and Exhibition (Vienna, Austria -1993); 6th International Conference "Acoustoelektronlcs'SS" (Varna, Bulgaria - 1993); International Seminar "Blanlsotropics' 93" (Gomel - 1993); I and II Semlnarlum Polsko-Ukralnsklego "Nowoczesne Materialy 1 Kompozyty" (Madralln, Polish - 1993, 1995); 3th and 4th International Workshop on Chlral bl-lsotroplc and bl-anlsotropic Media (Perlqueux, France - 1994, the Pennsylvania State University, State College, USA - 1995)' XXIY Winter School on Molecular and Quantum Acoustics (Gllwlce-Wlsla-1995); International Conference and Workshop on Electromagnetics or Complex Media (Glasgov, Great Britain - 1997); на семинарах кафедры оптики Гомельского государственного университета им.Ф.Ско-рины, кафедры химической физики Карлова университета.

Шубшкованность результатов.

По теме диссертации опубликовано 92 печатных работы. Список работ, в которых опубликованы основные результаты диссертации, содержит 50 публикации и приведен в'конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, приложения и спис ) литературы. Первая глава является обзорной. Объем диссертации 279 стр., включая 77 рисунков и билиогрэфичес-кий список из 263 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования фотоакустического преобразования в гиротропных средах, сформулирована цель и задачи исследования, указана связь работы с крупными научными направлениями и темами. Определена научная ноЕизна и практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту, а также изложена структура диссертации.

В первой главе приведен краткий обзор развития теоретических и экспериментальных методов фотоакустической и фототермической спектроскопии для гармонического и импульсного режимов еоз-буздения звука в конденсированных и гиротропных средах. Обсуждаются особенности феноменологического подхода к описанию фотоакустического преобразования в твердых телах. Излагаются осноеы феноменологической оптики поглощающих гиротропных сред. На основе уравнений Максвелла и уравнений связи

в = еЕ +{бхЕ+17Н,

В = н -17Е, (I)

описывающих свойства поглощающих сред, обладающих естественной и вынужденной (эффект Фарадея) гиротропией (в* - антисимметричный комплексный тензор второго ранга, дуальный вектору магнитной гирации б, мнимая часть которого ответственна за магнитный и циркулярный дихроизм, 7 = 7'+(7" - комплексный параметр гирации, где 7' определяет естественный циркулярный дихроизм), получены выражения для диссипации энергии в кубических, магнитоактивных и

одноосных кристаллах. Указан алгоритм расчета скорости диссипи-руемой в образце энергии для сред с более сильным сочетанием эффектов гиротропии, анизотропии, дихроизма. Например, в кристаллах низших сингоний, в естественно гиротропных короткопери-одных сверхрешетках, в кристаллах с холестерической структурой анизотропии.

Во второй главе изложены: общая методика и основные исследования фотоакустического преобразования в естественно гиротропных и магнитоактивных изотропных и ,анизотропных средах и средах, обладающих пространственно-симмвтрийными особенностями (холестерические жидкие кристаллы, гиротропные сверхрешетки, магнитные жидкости и т.д.).

Третья глава посвящена исследованию фотоакустического преобразования в естественно гиротропных изотропных средах. В рамках газомикрофонного метода регистрации результирующего сигнала полученные выражения для амплитуд и фаз фотоакустического отклика проанализированы в зависимости от эллиптичности падающего света, частоты его модуляции, соотношения длин оптического поглощения ц = а+ и термической диффузии ц = а"1.В случае циркулярной поляризации падающей волны получено явное выражение параметра циркулярного дихроизма 7* через величину относительного разностного фотоакустического сигнала. Выполнен учет влияния многолучевой интерференции оптических волн и тепловых потоков на вид фотоакустических спектров изотропно-гиротропной среды.Показано,что учет оптической интерференции необходим при выполнении условия ё « <1 , где = \|у +

1/2 / 2". В этом случае скорость диссипации энергии является осщшшруещей функцией толщины слоя с периодом 2%/х, где ае = 4т'0 / л¿ = Де[(п+ + я.]/^], п± = ± 7. Отмечено, что вклад в формирование фотоакустического сигнала в большей степени дают тепловые процессы. Возрастание параметра й = (]г0/кд)"(ря/рь)1/г, определяющего тепловой импеданс границы образец-подложка, приводит к усилению тепловой интерференции, причем влияние интерференционных процессов на величину разностного фотоакустического сигнала сказывается более сильно. Отсюда следует, что измерение величины циркулярного дихроизма целесообразно проводить при значениях параметров, для которых более существенно проявляются эффекты тепловой интерне-

ренции внутри гиротропного слоя.

Метод пьезоэлектрической детекции ФА сигнала является одним из самых простых и одновременно высокочувствительных способов измерения отклика фононной подсистемы среды на внешнее воздействие. И хотя регистрация результирующего сигнала с помощью ФА ячейки получила широкое распространение, однако, в некоторых случаях предпочтительнее использовать пьезоэлектрический детектор. Для ненагруже юго пьезодетектором оптически активного образца получено распределение поля температур, посредством уравнения теплопроводности:

1 дТ I

~ ЭГ = 27Г {Ч®-012 + 0~аг]елр(-2гг/1^)[1 + ехр/Ш)]

и на этой основе выполнен расчет разности потенциалов для двух случаев фронтального и тыльного расположения пьезодетектора по отношению к исследуемому образцу. Если падающий свет является циркулярно поляризованным (г = *1), при этом длина термической диффузии меньше длины образца и много меньше длин оптического поглощения (образец термически толстый), показано, что величина фотоакустического сигнала зависит от частоты модуляции по гиперболическому закону и продемонстрирована возможность определения параметров циркулярного дихроизма из фотоакустических измерений.

Как отмечалось, фотоакустическая спектроскопия широко использует газомикрофонный и пьезоэлектрический способы регистрации результирующего сигнала. Известно, что в каждом из методов часть информации неизбежно теряется, поэтому представляло интерес исследовать возможность комбинированного метода регистрации фотозкустического сигнала в гиротропной среде, учитывающего кинетику процессов, связанную, с одной стороны, как с теплопередачей от поверхности исследуемого образца в детекторный газ, так и с его объемными упругими деформациями. Было показано, что энергия падающего излучения расходуется на возбуждение сигнала в столбе детекторного газа, а другая часть преобразуется в энергию упругих колебаний пьезодетектора, играющего роль подложки иссле- . дуемого гиротропного образца. В частном случае термически толстого образца установлено, что на фиксированной частоте модуляции П и при определенной толщине образца амплитуды ФА сигналов и V , ответственных за газомикрофонную и пьезоэлектрическую составляющую результирующего сигнала, могут быть сравнимы по

величине. Таким образом, существует диапазон частот модуляции, для которого учет объемных упругих колебаний исследуемого оораз-ца в газомикрофонном методе, принципиально необходим.

Исследовано фотоакустическое преобразование в гиротропной среде в условиях туннельной электромагнитной интерференции. Численный анализ полученного выражения для комплексной амплитуды температурного поля на границе гиротропный образец - детекторный газ показал, что в области толщин исследуемого образца d » I мм амплитуда ФА отклика существенно зэеисит от действительного параметра гирации 7', и величина результирующего сигнала может возрастать в зависимости от соотношения характерных параметров {разности начальных фаз взаимодействующих волн, состояния их поляризации (т = 0; ±1), частоты модуляции П) на несколько порядков. Причем наибольшее возрастание амплитуды фотоакустического сигнала обнаруживается при взаимодействии двух линейно поляризованных в одной плоскости световых волн с разностью начальных фаз Дф = <р0 - ф = ic/2 на низких частотах модуляции (П < I03). Данное обстоятельство позволяет говорить о "фотоакустическом аналога эффекта Джозефсона", в том смысле, что туннельный интерференционный поток электромагнитной энергии является аналогом известного эффекта из физики сверхпроводников. Помещал образец в проходную фотоакустическую ячейку, находящуюся во внешнем магнитном поле, изменением величины последнего можно воздействовать на интерференционное перераспределение диссипации энергии, что позволяет предложить способ эффективного управления амплитудными и фазовыми характеристиками генерируемого фотоакустического сигнала.

Далее проведено исследование фотоакустического преобразования в естественно гиротропном двухслойном поглощающем образце при учете многолучевой интерференции внутри слоев. Выявлена сложная осцилляционная зависимость величины ФА отклика от толщины первого слоя d, (d, = 0 + 3-Ю"4 м) при d2 = const, обусловленная эффектами перзотражения внутри двухслойника. При увеличении толщины первого слоя наблюдается сглаживание осцилляций и насыщение амплитуды ФА сигнала, т.е. реализуется случай фотоакустической непрозрачности, наступающей при совпадении длины термической диффузии = с толщиной слоя d1.

В четвертой главе исследовано фотоакустическое преобразова-

нив в магнитоактивных средах и слоистых магнитных структурах. В случае циркулярной поляризации падающего света для палубеоконечной магнитоактивной среды, найдено явное выражение параметра магнитного циркулярного дихроизма С* через разность амплитуд фотоакустических сигналов, д = (д+ - которое проанализировано в двух предельных случаях соотношения длин оптического поглощения а а"1 и ермической диффузии ц = а~1.

Рассмотрено влияние эффектов многолучевой интерференции на процесс формирования фотоакустического сигнала в поглощающем магнитоактивном слое. Получено выражение для диссипации энергии <3+, которое в отличии от случая естественно гиротропной изотропной пластинки, содержит кроме бугеровских слагаемых члены, ответственные за многолучевую интерференцию и эффекты невзаимности. Для расчета амплитудного отклика магнитоактивного образца, использовался метод фотодефлекциокной спектроскопии, в рамках которого достаточно просто и удобно проводить анализ конечных выражений на основе метода численного интегрирования. Получены графические зависимости углов дефпекции от эллиптичности т, параметра магнитного циркулярного дихроизма С, нормированной координаты Х/А. Амплитуда фотодефлекционного сигнала меняет величину от минимального значения, при т = -I, до максимального, % = +1, причем зависимость д = /(т) проявляет линейный характер только при небольших значениях эллиптичности, т.е. при поляризации световой волны близкой к линейной. Таким образом изменяя поляризацию падающей волны можно изменять величину фотодефлекционного отклика магнитоактивного слоя. Экспериментальное измерение разности дефлекционных углов, соответствующих право- и левоцирку-лярно поляризованному падающему излучению позволяет определить параметр магнитного циркулярного дихроизма.

Проведено исследование эффектов невзаимности в ФА спектроскопии магнитоактивных сред. Кроме оптической невзаимности, связанной с различием показателей преломления собственных волн во встречных направлениях в магнитоактивных поглощающих кристаллах может проявляться еще один подобный эффект - дихроичная невзаимность прямых и встречных волн, обусловленная различным поглощением ортогонально поляризованных изонормальных волн. Установлено, что разность амплитуд ФА сигналов измеренных в прямом и встречном направлениях, отличаются на величину, пропорциональную удвоенному значению параметра магнитного циркулярного дихроизма.

Изучено ФА преобразование в магнитоактивных кристаллах с пересекающимися дисперсионными кривыми главных значений тензора диэлектрической проницаемости. Показано, что амплитуда ФА сигнала существенно зависит от угла направления волновой нормали в в кристалле, причем максимума имеет место при значении в = тс/2. и зависит как от величины магнитного циркулярного дихроизма, так и от стояния поляризации падающего на кристалл модулированного светового пучка. Для магнитоактивных кристаллов с высокой диэлектрической проницаемостью е1 ~ 10л + Ю5, например, в сегне-тоэлектриках, найдена возможность выражения в явном виде параметра магнитного циркулярного дихроизма через разность амплитуд ФА сигналов.

Исследованы особенности формирования ФА сигнала в поглощающем магнитоактивном двухслойном образце при встречном взаимодействии световых волн. Обнаружен эффект подавления ФА сигнала при изменении интенсивности одного из взаимодействующих световых пучков. Полное или частичное ослабление результирующего сигнала объясняется наложением встречных тепловых потоков внутри двух-слоЯнкка, приводящем к смещению максимума температурного поля от границы обрззец - детекторный.газ вглубь магнитоактавной структуры на расстояние, большее его длины термической диффурии. Вследствие этого не происходит эффективное возбуждение скг;чла. С изменением интенсивности световой волны до значений, при которых максимум амплитуды температурного поля смещается на расстояние, рввное или меньшее длины термической диффузии, ФА сигнал возрастает.

В пятой главе рассматриваются некоторые актуальные задачи теоретической фотоакустики анизотропных кристаллических сред и структур, проявляющих естественную оптическую активность.

В рамках плосковолнового приближения выполнен расчет ФА эффекта в одноосной гиротропной полубесконечной кристаллической среде. С целью конкретизации расчетов проведены кристаллов средних сингоний классов 32, 422, 622, для которых тензоры диэлектрической проницаемости и оптической активности в ковариант-ном представлении имеют вид [2]

6 = е0 - (ве - £0)с -с, 7 = 71 + 72с . с, где с • с - диада. Из соотношений для амплитуда | и ФА сигналов

Чх,, = [<Яе0|(/ + <Гт9и/]"**

Ф, = - агсгв- ,

»•X 1-(2ав/а0>в)(1-ав/а0в)

где действительные и мнимые части амплитуды температурного поля б на границе гиротропный кристалл - детекторный газ определяются как

Яе8

1.1 " К* + 2а0.Л ~ +

= -<«5.. - 2а0 вагв + в + «ф,

что дает возможность вычисления величины линейного дихроизма <3эе= п* - Пд, пропорционального разности фаз Дф = |ф) - Ф4| ФА сигналов, а также параметра циркулярного дихроизма, через отношение модуля полуразности амплитуд ФА откликов Д<? = |д+ - к их сумме. Последнее утверждение справедливо при выполнении условия ~ ео' * ¡её ~ ео'• считая при этом двупрвломление известным и для случая циркулярной поляризации падающего света (т = ±1).

Дальнейшее рассмотрение ФА преобразования в гиротропных односных кристаллах связано с учетом влияния граничных эффектов и многолучевой интерференции. С этой целью получено выражение для скорости диссипации энергии на основе строгого решения граничной электродинамической задачи, выполненной с точностью до вторых порядков включительно по параметрам гиротропии. Выполнен расчет амплитудно-фазовых характеристик ФА сигнала, при этом найденные соотношения получены без дополнительных ограничений на значения параметров, описывающих поглощение света, анизотропию, линейный и циркулярный дихроизм, удельное Еращекие плоскости поляризации и поэтому можно утверждать, что они справедливы при любом произвольном сочетании названных эффектов. ИсследоЕзно влияние многолучевой оптической интерференции на ФА отклик. Показано, что интерференционные особенности максимальны при г = О, ф = и уменьшаются вместе с величиной сигнала 6 при росте параметра Ь = (къ/кд) (0а/рь)'/г, характеризующего теплофизические свойства образца и подложки. Найдены оптимальные условия определения действительных и мнимых компонентов тензора гирации одноосных гиротропных поглощающих кристаллов по измерению амплитудно-фазовых характеристик ФА сигнала при различных состояниях поляризации падающего света.

Исследован метод поляризационной модуляции в ФА спектроскопии гиротропных одноосных кристаллов. В рамках метода показано, что по экспериментально измеренным амплитудным и фазовым характеристикам ФА сигнала для линейной и циркулярной поляризаций падающего света можно полностью и однозначно решить задачу по определению параметров поглощения, линейного и циркулярного дихроизма гиротропных кристаллов средних сингоний.

Развита теория ФА преобразования в естественно гиротропных пьезоэлектрических кристаллах различных классов симметрии. Рассмотрение основано на использовании соотношений типа Дюгамеля-Неймана (3)

о,« = с?.. ,u., - еТ, Е - Х?,0.

IJ IJkl kl ijm m. ij = + +

i ijk jit tj j i

где cfjkl, тензоры коэффициентов упругости и пьезоэлектри-

ческих констант, Р^ - пироэлектрические коэффициенты, X^j, тензоры температурных напряжений и диэлектрической проницаемости, 9 - пориодическая составляющая температурного поля. Получены выражения для разности потенциалов ДУ, возникающие в пьезоэлектрических образцах вследствии модулированного поглощения света и последующего возбуждения термоупругих колебаний при различных граничных условиях: при свободных (о(о) = 0, а(1) -0), зажатых (U(o) = 0, U(l) = 0) и попеременно нагруженных (о(о) = 0, ¡7(1) = 0 или а(1) = 0, i/(o) = 0) границах кристалла. Численный анализ соотношений для &V показал, что в области килогер-цевых и мегагерцевых частот модуляции падающего излучения зажатие фронтальной границы кристалла класса 23 приводит к возникновению резонансных явлений, аналогичных ранее экспериментально обнаруженным [4] при исследовании ФА эффекта в термически толстых объектах с пьезоэлектрической детекцией результирующего сигнала. Характер резонансных кривых весьма существенно зависит от геометрических размеров пьезоэлектрика и характера граничных условий. Полученные результаты по резонансному фотоакустическому преобразованию предлагается использовать для повышения разрешающей способности ФА метода, а также при определении параметров поглощения е" и циркулярного дихроизма у' гиротропных пьезокрис-таллов высших и средних сингоний.

Проведено исследование ФА преобразования в двухслойном ги-ротропном образце с учетом отражения световых волн внутри слоев,

предполагая при этом, что исследуемый слоистый образец является одновременно детектором ФА сигнала и состоит из поглощающих кубических пьезокристаллов класса 23 или 33т, вырезанных вдоль направления [ПСИ, совпадающего с Направлением распространения амплитудно-модулированного электромагнитного излучения- Показано, что в двухслойной системе могут иметь место резонансные явления.

Из приводе шаг условий следует, что в слоистой гиротропной пьезоструктуре возможны полуволновые, четвертьволновые и смешанные резонансы.

Проведено детальное рассмотрение особенностей ФА преобразования в поглощающих сверхрешетках пространственно неоднородных регулярных структур, образованных естественно гиротропными кристаллами. Выполнен расчет диссипации световых волн в гиротропных сверхрешетках, оптические свойства которых в длинноволновом приближении описываются комплексными эффективными тензорами диэлектрической проницаемости ев и оптической активности 7в [5]

6=28,+ (1-Х)£2,

7в = <1-*)72.

где х - й^/д и I - х = йг/Ъ, д = й, + йг> а1, йг - толщины первого и второго слоев. Проведено сравнение диссипатившх. свойств компонент СР и самой СР с помощью введения относительных параметров ^ = Р; = з = 1,2, д<34 = <3{(+т) - <2,(-т:>, { = е,1,2, 0. = <3 | , О.-, - 0, | Численный и графический

1 & X*" 1С в 1**и

анализ показывает, что даже в рассматриваемом приближении эффективной среды диссипативные свойства СР, включая дихроичные, могут не быть промежуточными между аналогичными свойствами компонентов СР. Отмечена возможность получения СР с заданными дихро-ичными свойствами при варьировании оптических постоянных компонент и геометрии СР. Показано, что изменение эллиптичности падающего излучения и величины а" (при различных относительных толщинах х) могут давать сопоставимые еклзды в диссипацию световой энергии в гиротропных СР. Установлено, что зависимость амплитуды ФА сигнала от х определяется конкурирующим влиянием процессов поглощения света и последующего теплопереноса. Для оптически тонких образцов, что соответствует области малых значений х, определяющий вклад в ФА сигнал вносят диссипативные процессы. С

ростом х происходит переход к случаю оптически толстых образцов, что приводит к доминирующей роли теллофизичесхлх процессов в формировании ФА отклика. Проанализировано влияние многолучевой оптической интерференции на величину результирующего сигнала в СР (Ша/ЦаР и показано, что зависимость 4(1) сильно осциллирует и может иметь характерный вид биений. В последних разделах пятой главы исследовано ФА преобразование в гиротропных кристаллах и структурах ромбической сннгонии. Выражения, полученные для амплитуд и фаз ФА отклика от гиротропного ромбического кристалла класса 222, проанализированы в зависимости от эллиптичности падающего света. Даже в частном случае циркулярной поляризации падающего света регистрируем сигнал является сложной функцией параметров, характеризующих анизотропию поглощения и дихроизма, а также теплофизических величин, что затрудняет определение параметра 7* в общем виде. Однако, при небольших значениях линейного двупреломления и дихроизма (порядка Ю-2 + Ю4), можно пренебречь различием эллиптичности собственных волн в кристалле и считать, что й1 = £г = к, а У, = = У во всех слагаемых, за исключением показателей экспонент. В этом случае существует возможность аналитического выражения параметра циркулярного дихроизма через измеряемую разность амплитуд ФА сигналов

19+-9-1 <х: п'

й» = - в, —2-

е; - е'г

вблизи е-изотропной по линейному дихроизму - &"г = 0 точке, считая при этом двупреломление (е^ - Е'г) известным.

Шестая глава работы посвящена изложению теоретических аспек тов ФА спектроскопии холестерических жидких кристаллов(ХЖК) .проявляющих оптическую анизотропию, характерную для кристаллов и реологические свойства, аналогично жидкостям.

Исследован ФА эффект в поглощающих ХЖК для случая циркулярных поляризаций собственных мод. Получено выражение для комплексной амплитуды температурного поля на границе ХЖК - детекторный газ л рассмотрен практически наиболее интересный случай оптически и термически толстого образца, когда толщина жидкого кристалла I больше длины термической диффузии ца = а~1 и длин оптического поглощения ца+ = а^'. Показано, что если цэ < ца+, что имеет место при малых поглощении и дихроизме, то ФА сигнал зависит

от частоты модуляции по закону П~3/2 и кристалл нэ различает действия право- и левополяризованных по кругу волн. В случае, когда ХЖК обладает значительным поглощением и дихроизмом (цв > ца+), результирующий сигнал изменяется от частоты модуляции по гиперболическому закону ~ П-1, а вычисление разности амплитуд ФА отклика Дд « |д+ - д_| позволяет находить величину относительной анизотропии Г = (е^ - е^Ле* + г'г) жидкокристаллического образца. Изучены особенности ФА преобразования в ХЖК для оптического излучения, частотный диапазон которого совпадает о областью брэгговского отражения или находится вблизи ее окрестности. В случае оптически толстого ХЖК обнаружено асимметричное возрастание амплитуды результирующего сигнала с уменьшением циклической частоты ю, падаидой на ХЖК световой волны. Характерный максимум на графике зависимости д = /(и) обусловлен ростом диссипации анергии на краю области, где собственные мода электромагнитного поля становится поляризованными преимущественно вдоль осциллятора поглощения. В связи с тем, что ранее приведенные результаты были получены без учета влияния температурных полей на пространственную структуру ХЖК, был развит вариант теоретической модели ФА преобразования в условиях учета воздействия температурных градиентов на величину шага спирали жидкокристаллического образца. Для кристаллов, у которых осциллятор поглощения ориентирован преимущественно вдоль оси ОХ (е* = 3,8 • 10"? Де' » 1,4 • Ю-3), на основе численных методов апроксимации зависимость диссипации Q от температуры представлялась в виде (¡(Т) «= РГ3?, а для ХЖК, содержащих осцилляторы поглощения, оси которых совпадают с направлением оси 0У (в* 1,0 • Ю~3. Ае' = -1,4 • 10~э), температурная зависимость С} = /(Т) определялась соотношением (¡(.Т) = О.Т~\. С учетом указанных зависимостей С = /(Г) на основе метода последовательных приближений были получены решения нелинейного уравнения теплопроводности и рассчитана переменная составляющая температурного поля на границе образец - детекторный газ. Было установлено, что с изменением Т смещается область брэгговского отражения пропорционально изменению температуры. Для различных ориентации осциллятора поглощения имеет место максимум амплитуда ФА сигнала, наиболее ярко выраженный в кристаллах с ориентацией осциллятора поглощения вдоль ОХ. На положение максимума ФА сигнала оказывают конкурирующее влияние два процесса: с одной стороны, возрастание амплитуды ФА сигнала, определя-

емое ориентацией вектора напряженности электрического поля собственных мод и осциллятора поглощения, з с другой - уменьшение диссипации энергии, обусловленное изменением шага спирали ХКК в связи с его нагревом и,как следствие,нарушением услоеий брэггов-ского отражения.

Использование мощного лазерного излучения позволяет существенно расширить область применения ФА метода, который может быть полезен и при изучешот нелинейных свойств среда. Рассмотрение особенностей ФА преобразования в нелинейных гиротропных средах проводится в седьмой главе.

Исследован ФА эффект в нелинейных гиротропных кристаллах типа силленита. Основываясь на предположении, что поглощается лишь излучение второй гармоники, а волна основной частоты распространяется в области прозрачности образца,(ситуация реализующаяся, например, в гиротропных кристаллах типа силленита (В112Се02О, В11г5Юго, В1аТ10ы), Еыполнен расчет величины ФА сигнала, возникающего в ячейке вследствии модулированного поглощения еолш удвоенной частоты. В отличие от расчета ФА сигнала для линейных сред в данном случае неоднородное уравнение теплопроводности

й2? I ат. I

—---- =--а (2)(1 + ехраШ)ехр(а.г)

Й22 Р т 2к ± -

а

содержит диссипационкый источник в виде квадратичного трехчлена

Я±(х) = А+з? + В+х + С+

где А., В+, С+ - константы,определяемые оптическими, дассипатив-ными и нелинейным! параметрами кристалла,содержащий дополнительные слагаемые.появление которых обусловлено зависимостью амплитуды второй гармоники от пространственной координаты г. Отмечены условия наиболее эффективного ФА преобразования. Показано, что по экспериментально измеренной разности фаз ФА сигналов, соответствующих правой и левой круговым поляризациям падающего излучения, можно определить параметр циркулярного дихроизма на частоте второй гармоники. Измерение :ке амплитуда относительного ФА сигнала позволяет находить компоненту мнимой части тензора кьад-

ратичной восприимчивости Х]22 - ответственную за нели-

нейное поглощение кристалла, считая при этом значение х'^з " ДеХ12Э известным.

Проведено рассмотрение термооптического возбуждения звука в условиях нелинейного взаимодействия электромагнитных волн с ги-ротропными кристаллами, обладающими пьезоэлектрическим эффектом. Считая исследуемый поглощающий на частотах второй и третьей гармоник пьезокристалл одновременно и детектором выполнен расчет разности потенциалов, развиваемую пьезоэлектриком при различных граничных условиях. Зависимость амплитудных и фазовых характеристик ФА отклика от толщины кристаллического образца имеет особенность, связаннуцю с всплеском амплитуды и фазы сигнала на одной и той же толщине кристалла, что объясняется нелинейным характером тепловыделения в образце при поглощении излучения на частоте второй гармоники.

Определенный интерес вызывает исследование методами ФА спектроскопии нелинейных кристаллов с цетросимметричной парамагнитной фазой. Связано ато с тем, что в парамагнитном состоянии для кристаллов с центром инверсии дипольное приближение обычно не допускает существование эффектов оптической активности и генерации второй гармоники. Однако при возникновении в таких кристаллах магнитной структуры без центра инверсии можно ожидать, что вышеупомянутые эффекты станут допустимыми, причем они могут быть обусловлены или магнитным упорядочением или воздействием внешнего магнитного поля. Было проведено исследование ФА преобразования в центросимметричных кристаллах с парамагнитной фазой для случаев гармонической и импульсной модуляции падающего на среду светового пучка. Численный анализ амплитудных и фазовых характеристик ФА отклика (гармоническая модуляция излучения) показал, что зависимость вмплитудц от толщины кристаллического образца имеет ярко выраженный максимум, который определяет наибольшую эффективность нелинейного преобразования, а следовательно и поглощение волны второй гармоники на данной толщине. Вариация величины параметра магнитного циркулярного дихроизма изменяет абсолютное значение амплитуда сигнала, и лишь незначительно влияет на поведение его фазы. Показана возможность,, по экспериментально измеренной разности амплитуд ФА сигналов (х -±1), нахождения мнимой части компоненты тензора квадратичной восприимчивости Xi,j " Imx,,1, e из ФАизмвроний разности фаз Aip

" |ф+-<Р_1 - определения параметра магнитного циркулярного дихроизма.

Изучение процессов нелинейного преобразования типа свет-звук в центросимметричных кристаллах с парамагнитной фазой проведено с использованием импульсного лазерного источника. Преимущества импульсного варианта ФА спектроскопии связаны с возможностью изучения быстропротекаицих процессов, наличием значительной локальной концентрации энергии и высокой чувствительностью. В случае, когда длина оптического поглощения больше длины термической диффузии показана возможность определения параметра магнитного циркулярного дихроизма импульсным ФА методом. Поскольку ФА сигнал возникает благодаря поглощению волны удвоенной частоты, генерация которой происходит при магнитном упорядочении кристалла, т.е. при магнитных фазовых переходах типа ЗтГ

<-> 3'т', т&т <-> Зт' ,тЗт <-> тЗт', то представляется возможным определение точки магнитных фазовых переходов методом импульсной лазерной ФА спектроскопии.

В заключение данной главы исследовано ФА преобразование в гиротротшх кристаллах, обладающих нелинейным пъезозффектом. Расчеты выполнены для кубических пьезокристаллов классов 23,

43т, 432 при распространении модулированного света вдоль биссектрисы угла, образованного направлениями [010] и 11103, а также для одноосных пьезоэлектриков классов 3, 4, 6, 3т, 4тт, 6тт, в случав распространения излучения вдоль оси наивысшей симметрии. Для кубических кристаллов класса 432, в которых линейный пьезо-эффэкт запрещен симметрией кристалла, результирующий ФА сигнал полностью определяется значением компоненты нелинейного пьозоэф-фекта ез26. что позволяет находить величину квадратичного пьеэо-эффекта из ФА измерений.

В восьмой главе излагаются результаты исследования гирот рогашх сред и магнитных дахроичных жидкостей методом фотодефлек-ционной спектроскопии.

Изучены особенности возникновения фотодефлекционного сигнала в изотропно-гиротропной поглощающей движущейся среде. Выполнен численный расчет распределения температурных полей и углов отклонения зондирующего пучка, величина которых проанализирована в зависимости от параметра циркулярного дихроизма 7", частоты

модуляции П, скорости движения V , обобщенной координаты х/а, а - перетяжка гауссового пучка, времени воздействия излучения г. Показано, что асимметричное запаздывание поля температур увеличивается с возрастанием скорости движения, при этом одновременно уменьшается абсолютное значение пика температурного распределения. Зависимость углов дефдекции Ф± от нормированной координаты при нулевой скорости движения обладает антисимметрией, и для право- и левоциркулярно поляризованного возбуждающего пучка отличается на величину, пропорциональную значению параметра циркулярного дихроизма. Возрастание скорости приводит, как и следовало ожидать, к потере симметрии координатной зависимости дефлек-ционных углов, ветчина которых сильно осциллирует по закону, близкому к гармонически затухающему от частоты модуляции П.

Исследованы диссипатавные и тепловые свойства магнитных жидкостей методом фотодефлекционной спектроскопии. Рассмотрен случай гармонической и импульсной модуляции возбуждающего излучения. Предполагалось также, что пучок модулирован с частотой ы « П по линейным поляризациям вдоль и поперек намагничивающего жидкость поля. Анализ зависимости АО = /(т) (ДО - разность диссипаций ортогональных компонент светового поля, т - эллиптичность формы частиц) показал, что при малых значениях Н, имеют место максимумы, исчезающие при возрастании значения магнитного шля, которые, по-видимому можно объяснить не полной ориентацией феррочастиц при значениях поля Н ниже Ннасш; . Точки максимумов кривых АО =» /(1) соответствуют предельному значению дихроизма при полной ориентации всех частиц магнитного коллоида в направлении вектора Н. Причем максимум разности диссипации энергии достигается в зависимости от величины намагничивающего поля при различных значениях анизотропии формы частицы. Чем меньше т.е. чем ближе частицы к иглообразной форме, тем быстрее происходит их переориентация по направлению намагничивающего поля и последующее насыщение величины АЗ.

Было показано, что температурное распределение в магнитной жидкости имеет симметричную форму, близкую к лоренцевой, с максимумом в геометрическом центре возбуждающего пучка. Угол дефлекции пробного луча сильно зависит от геометрии считывания и кинетики ФА преобразования ь магнитной жидкости, наиболее оптимальным является измерение АФ± при большой величин© магнитного поля, когда разность диссипации энергии близка к насыщению.

О

Предложен метод определения параметра относительного линейного дихроизма магнитного ферроколлоида по экспериментально измеренному значению разности углов дефлекции пробного луча.

Исследован механизм возникновения фотодофдекционного сигнала в поглощающем гиротропном образце в условиях туннельной интерференции. Наиболее ярко влияние гиротропии проявляется при анализе диссипации энергии в зависимости от эллиптичностей т и т2 падающих на гиротропный слой световых волн. В отсутствие дихроизма (7' =0) функциональная зависимость в ■» /(т1,тэ) симметрична , однако для образцов, проявляющих дихроичные свойства эта симметрия нарушается, причем происходит подъем одной из ветвей графика, определяющей величину фотодефлекционного сигнала, при одновременном снижением второй. Асимметрия зависимости диссипации, как и следовало ожидать сильнее всего выражена для областей с г, = ±1, т3 = II, т.е. для случая циркулярной поляризащт световых волн. Для трвнсверсальной геометрии взаимодействие возбуждающего и зондирующего пучков выполнен расчет величины фотодефлекционного сигнала. Обнаружен аффект подавления фотодефлекционного отклика при изменении напряженностей полей одной из взаимодействующих волн.

В Приложении I рассмотрены особенности термоупругого еоэ Суждения звуковых волн в акустически гаротропных кристаллах с последующей пьезоэлектрической детекцией генерируемого сигнала. Показана возможность определения параметра акустического циркулярного дихроизма по разности амплитуд результирующего отклика, соответствующих право- и левоциркулярно поляризованной поперечной составляющей звукового пучка. В частном случае термически толстого образца установлена обратно пропорциональная зависимость амплитуды результирующего сигнала от частоты модуляции исходного звукового пучка, что совпадает с результатами эксперимента.

В Приложении 2 изложены результаты технической реализации некоторых теоретических решений, изложенных в материалах диссертации. Описано изобретение, защищенное авторским свидетельством (а. с. #1776143 А1), относящееся к оптикоакустическим устройствам, предназначенным для сканирования лазерного излучения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Развита последовательная феноменологическая теория фотоакустического преобразования в естественно гиротропных и магни-тоактивных изотропных поглощающих средах для случая газомикрофонного, пьезоэлектрического, фотодефлекционного, комбинированного методов регистрации результирующего сигнала.

2. Впервые исследован механизм термооптической генерации звука в условиях туннельной электромагнитной интерференции. Обнаружено явление резкого возрастания величины фотоакустического сигнала при встречно-лучевом взаимодействии волн и предложен способ управления амплитудно-фазовыми характеристиками результирующего отклика, основанный на возможности воздействия внешним магнитным полем на пространственно-временное распределение диссипации анергии взаимодействующих собственных мод.

3. В рамках плосковолнового приближения исследовано фото-акустичэское преобразование в одноосных поглощающих гиротропных кристаллах при учете многолучевой интерференции и произвольном сочетании анизотропных гиротропных и дихроичных свойств. На основе метода поляризационной модуляции показана возможность по вкспериментально измеренным амплитудным и фазовым характеристикам фотоакустического сигнала полностью и однозначно решить задачу по определению параметров поглощения, линейного и циркулярного дихроизма одноосных гиротропных кристаллов средних синго-ний.

4. Построена теория термооптического возбуждения звука в гиротропных линейных и нелинейных пьезоэлектрических кристаллах высших и средних сингоний. Показано, что в области высоких частей модуляции имеют место резонансные явления, использование которых может быть полезным для повышения разрешающей способности методов пьезофотоакустической спектроскопии и микроскопии.

5. На основе анализа дассипативных свойств мелкослоистых сред впервые изучено фотоакустическое преобразование в коротко-периодных сверхрешетках, образованных поглощающими гиротрощшми кубическими кристаллами при учете многолучевой интерференции внутри структуры. Показана возможность определения геометрических, теплофизических, дихроичных параметров компонент гиротроп-

ной сверхрешетки методом фотоакустической спектроскопии.

G. Развита теоретическая модель фотоакустического преобразования в поглощающих холестерических жидких кристаллах, справедливая для области брэгговского отражения или вблизи ее окрестности. Получено описание влияния температурных градиентов на пространственную структуру жидкокристаллического образца и установлено, что на величину и положение максимума амплитуды фотоакустического сигнала, возникающего в центре области Брэгга, оказывают влияние два конкурирующих процесса, связанных с возрастанием сигнала, определяемого взаимной ориентацией электрического вектора электромагнитной волны и оси осциллятора поглощения с одной стороны, а с другой - подавлением фотоакустического отклика, обусловленное нарушением условия брэгговского отражения, вследствие температурного изменения шага спирали ХЖК.

7. Выполнен анализ взаимодействия в нелинейных естественно или вынужденно (эффект Фарадея) гиротропных поглощающих кристаллах различных классов симметрии в условиях генерации второй и sûcïïîîx гармоник. Изучены особенности проявления фотоакустического эффекта в нелинейных кристаллах с центросимметричной парамагнитной фазой для случаев импульсной и гармонической модуляции возбуждающего источника. Предложен способ определения параметра магнитного циркулярного дихроизма на частоте второй гармоники и точки магнитного фазового перехода из фотоакустических измерений.

8. Развит метод лазерной фотодефлекционной спектроскопии для исследования диссипативных свойств движущихся естественно гиротропных сред и коллоидных растворов ферромагнетиков (магнитных жидкостей). Определены условия оптимального измерения фото-дефлекционных углов в зависимости от вида временной модуляции (гармоническая,импульснвя) зондирующего пучка, частоты амплитудной и поляризационной модуляции, геометрии взаимодействия. Предложен фотодефлекцнонный метод определения величины относительного линейного дихроизма магнитной жидкости.

Основные результаты данного исследования нашли отражение в следующих публикациях:

I. Mityurlch G.S., Motylewskl J., Ranachowskl J. Modem photoacoustlc spectroscopy problems. Theory and experiment (A review) // IFTR reports, Polish Academia Science, Warszawa. 1993,£41. - 164 p.

2. Митюрич Г.С. Фотоакустический эффект в оптически активных средах // Докл. АН БССР. - 1982. - T.24.J65. - С.414-417.

3. Бокуть Б.В., Митюрич Г.С., Шепелевич В.В. Матрица Мюллера для одноосного поглощающего гиротропного кристалла // Ковари-антные методы в теоретической физике. Оптика и акустика - Минск, 1981. - С.10-17.

4. Митюрич Г.С., Семченко И.В. Фотоакустическое взаимодействие в холестерических жидких кристаллах // Докл. АН БССР. 1983. - T.27.JÎ7. - С.609-612.

5. Митюрич Г.С. Фотоакустический эффект в магнитоактивных средах // Мат.XII Всесоюзн.конф.по акустоэлектронике и квантовой акустике. Саратов. - 1983. - 4.1. - С.266-267.

6. Митюрич Г.С., Филиппов В.В. Поляризационная невзаимность гиротропных сред // Кристаллография. - 1984. - T.29.J65. - С.837-840.

7. Митюрич Г.С. Взаимодействие электромагнитных волн с поглощающими гиротропными кристаллами: Дис----канд.физ.-

мат.наук:01.04.05. - Гомель, 1984. - 143 с.

8. Бокуть Б.В., Митюрич Г.С., Шепелевич В.В. Поглощающий гиротропный кристалл в системе произвольно ориентированных эллиптических поляризаторов // Кристаллография. - 1985. - Т.ЗО.ЖЗ. - С.431-436.

9. Митюрич Г.С., Шалупаев C.B. Пьезоэлектрическая детекция фотоакустического сигнала в гиротропных средах // ЖТФ. - 1987. Т.57, JH. - 114—117.

10. Бокуть Б.В., Митюрич Г.С. Определение оптических параметров поглощающих гиротропных кристаллов фотоакустическим методом // Кристаллография. - 1987. - Т. 32,144. - С.962-966.

11. Митюрич Г.С., Шалупаев C.B. Возбуждение термоупругих волн звуковыми пучками в поглощающих акустически гиротропных средах // Докл. АН БССР. - 1987. - Т.31,166. - С.515-518.

12. Митюрич Г.С., Зеленый В.П. Фотоакустическое преобразование в гиротропных пьезоэлектрических кристаллах // Письма в ЖТФ. - 1988. - Т.14,№20. - С.1879-1883.

13. Митюрич Г.С. Фотоакустическое преобразование в нелинейных гиротропных кристаллах типа силленита // ЖТФ. - 1989. - Т. 59.JÉ9. - C.II8-I22.

14. Митюрич Г.С., Свиридова В.В., Сердюков А.Н. Фотоакустическая спектроскопия гиротропных слоистых образцов // Ж.прикл.

спектр. - 1990. - T.53,Ji4. - C.6II-6I7.

15. Зеленый В.П., Митюрич Г.С. Комбинированный метод регистрации фотоакустического сигнала в изотропных средах // Письма в ЖГФ. - 1980. - Т.16. - С.44-49.

16. Митюрич Г.С. Фотоакустический метод определения параметров поглощения и дихроизма кристаллов средних сингоний // Кристаллография. - 1991. - Т.36,.«I. - С.212-213.

17. Митюрич Г.С., Зеленый В.П. Термооптическое возбуждение звука в нелинейных пьезоэлектрических кристаллах // Кристаллография, 19Э1. - T.3G,*6. - C.I250-I253.

18. Митюрич Г.С., Зеленый В.П. Фотоакустическое преобразование в кристаллах ромбической сингонии // Ковариантные методы в теоретической физике. Оптика и акустика. - Минск, 1991. - С.71-74.

19. А.с. I776I43 СССР, MKM3G02FI/33. Устройство для отклонения лазерного пучка / Митюрич Г.С., Свиридова В.В., Сергиенко В.П., Сердюков А.Н. (СССР). - №4606982/25; Заявлено 21.II.1988.

20.Investigation of cholecterlc liquid crystals in the Bragg reflection region by photoacoustic method / G.S. MItyurlch, V.P.Zelyony, I.V.Semchenko, A.N.Serdyukov // Ultrasonics Intem-atlonal-91: Confer.Proc.France.1-4 July 1991.- P.147-151.

21. MItyurlch G.S., Zelyony V.P., Serdyukov A.N. Plesopho-to-acoustic spectroscopy of gyrotropic layered structures // Photoacoustic and Photothermal Phenomena.III. Sprlnger-Verlag. Berlin-Heidelberg.1992.-P.165-167.

22. Фотоакустическая спектроскопия холестерических жидких кристаллов. Область брэгговского отражения / Г.С.Митюрич, З.П. Зеленый, И.В.Семченко, А.К.Сердюков // Опт. и спектр. 1992. Т.72,Ж2. - С.428-433.

23. Photoacoustic method oi the determination of amplitude non-reclprocalness in gyrotropic media / G.S.MItyurlch, V.P.Zelyony, V.V.Sviridova, A.N.Serdyukov // Second Int.Congress on Recent Developments In Air- and Structure-Bourne Sound and Vibration. Auburn.USA. - 1992. - Vol.2. - P.845-846.

24. MItyurlch G.S., Zelyony V.P., Serdyukov A.N. Photoacoustic transformation in gyrotropic media at interaction of two light heams // Proc.5th Spring School on Acousto-Optics and Applications, SPIE. - 1992. - Vol.1844. - P.309-318.

25. MItyurlch G.S., AstakhOY P.V. Photodeflectlon spectros-

copy oi the flowing gyrotroplc media // Proc.5th. Spring School on Acousto-Optlcs and Applications.SPIE. - 1992. - Vol. 1844.

' P.300-308.

26. Митюрич Г.С., Стародубцев Е.Г. Особенности формирования фотоакустического сигнала в гиротропном слое // Опт. и спектр. -1993. - T.?5,Ji4. - С.789-794.

27. Mityurlch G.S., Starodubtsev E.G. Dlsslpative properties of gyrotroplc superlattlces In the long wavelength approximation // Proc.of.Blanlsotroplc"93, Espoo, Finland. 1993. - P. 97-100.

28. Mityurlch G.S., Zelyony V.P., Demldova T.V., Serdyukov A.N.Photoacoustlc transrortnatlon In nonlinear crystals with central symmetrical paramagnetic phase // Proc.Confer.Ultrasonics International'93: Vienna.Austria.-1993.-P.563-566.

29. Mityurlch G.S., Zelyony V.P., Serdyukov A.N.Photoacoustlc transformation In nonlinear gyrotroplc piezoelectric crystals // Proc.6th Inter.Conf."Acoustoelectronlcs,93"Sept.19-25. Varna.Bulgaria.-I993.-P.46.

30. Митюрич Г.С., Стародубцев Е.Г. Диссипативные свойства гиротропных сверхрешеток в длинноволновом приближении // Опт. и спектр. - 1994. - Т.76.Л4. - С.656-659.

31. Mityurlch G.S. Pieaophotoacoustlc spectroscopy of ceramic materials and gyrotroplc crystals // Pol.Ceram.Bul.7. Ceramics 45. - Krakow, 1994. - P. 187-196.

32. Митюрич Г.С., Астахов П.В. Фотодефлекционная спектроскопия магнитных жидкостей // ЖТФ. - 1994. - Т.64, №12. - С.2-8.

33. Митюрич Г.С., Стародубцев Е.Г. Фотоакустическая спектроскопия короткопериодных гиротропных сверхрешеток // Кристаллография. - 1994. - T.39,Ji6. - С Л 068-1072.

34. Mityurlch G.S., Zelyony V.P., Zelyony A. P., Serdyukov A.N. Photoacoustlc transformation In magnetically active media under the interaction of opposing light waves // Journ.de Phys. IY.Colloque C7,supplement an Journ.de Phys.III. - 1994. - Vol.4. - P.C7-769-C7-772.

35. Mityurlch G.S., Starodubtsev E.G. Characteristic properties of light energy dissipation in uniaxial gyrotroplc crystals // Proc.3rd int.Workshop on Chlral, Bl-lsotroplc and Bl-anlsotroplc media.CHIRAL'94.Perlquenx,France. - 1994.-P.427-432.

36. Starodubtsev E.G., Mityurlch G.S., Ranachowskl J. Elec-

tromagnetlc waves and photoacoustlc transformation In gyrotroplc superlattlces // IFTR reports, Warsrawa,1994,A36. - 29 p.

37. Лазерная фотоакустическзя спектроскопия нелинейных •кристаллов с цетросимметричкой парамагнитной фазой /

Г.С. Митюрич, Т.В.Демидова, В.П.Зеленый З.П., А.Н.Сердюков // Весц1 АН Беларус!. Сер.ф1з.-мат.навук. - 1995, - С.35-39.

38. Mltyurlch G.S., Astakhov P.V. Laser photodeflection spectroscopy of the dlchrolc ferromagnetic colloids // Proc.4th Int.Conl. on Chlral, Bl-lsotroplc and Bl-anisotroplc media, -CHIIUL'95, The Pennsylvania State University, State College, USA. - 1995. - P.153-156.

39. Starodubtsev E.G., Mltyurlch G.S. Power transformation of electromagnetic radiation by gyrotroplc supergratlngs formed by crystals of rhombic slngony // Proc.4th Int.Conf. on Chlral, Bl-lsotroplc and Bl-anlsotropic media, CHIRAL*95, The Pennsylvania State University, State College, USA. - 1995. - P.157-160.

40. Photoacoustlc transformation under the interaction of opposing light waves in magnetically active doublelayer G.S. Mltyurlch, V.V.Svlridova, V.P.Zelyony, A.N.Serdyukov// Proc.4th Int.Conf. on Chlral, Bl-lsotroplc and Bi-anlsotropic media, CHIRAL'95, The Pennsylvania State University, State College, USA. - 1995. - P.149-152.

41. Митюрич Г.С., Стародубцев Е.Г. Особенности фотоакустического преобразования в одноосных гиротропных кристаллах // Опт. и спектр. - 1995. - Т.79 ,Л1. - 0.95-100.

42. Photoacoustlc spectroscopy of magnetaactlve layered structures / G.S.Mltyurlch, P.V.Astakhov, V.V.Svlridova, A.N.Serdyukov // Polish Ceram.Bui.9.Ceramics 47. - Krakow. 1995. - P.217-230.

43. Investigation of magnetic fluids by the method of pho todeflectlon spectroscopy / G.S.Mltyurlch, P.V.Astakhov, J.Rana-chowskl, J.Motylewskl // IFTR reports. Polish Academia Sciences, Warszawa. -1995,J428. - 23 p.

44. Mltyurlch G.S., Starodubtsev E.G. [Chermoelastlc sound exltatlon In gyrotroplc superlattice // Progress In Natural Science. Supplement to vol. 6. 9th International Conference of Photoacoustlc and Photermal Phenomena, Naujlng, China, 1996.- p. s 337-s 340.

45. Mltyurlch G.S., Zelenyl V.P., Sviridova V.V., Serdykov

A.N. Photoacoustic transformation In tunnel electromagnetic Interference condition // Progress. 9th International Conference ■ of Photoacoustic and Phototermal Phenomena, Naujlng, China, 1996

- p.275 - 276.

46. Mltyurlch G.S., Astakhov P.V. Photodeflectlon responce of gyrotroplc medium In opposed interaction of light waves // Progress. 9th International Conference of Photoacoustic and Phototermal Phenomena, Naujlng, China, 1996 - p.275 -'276.

47. Митюрич Г.С., Свиридова В.В., Сердюков А.Н. Фотоакустическое преобразование в' нелинейных гиротропных пьезокристалли-ческих слоистых структурах // International Sympoa. Acoustooptlc methods In material testing,- Warshawa, Mardalln, 1996. - p. 201

- 212.

48. Starodubtsev E.G., Semchenko I.v., Mltyurlch G.S. Faraday efrect and magnetogyrotropy In superlatlces In the long wavelength approximation // Advances In Complex Electromagnetic Materials (Editors A. Prlou. et al.) Kluwer Academic Publishers. Netherlands, 1997. - p. 169 - 176.

49. Митюрич Г.С., Стородубцев Е.Г. Фотоакустическая спектроскопия конденсированных сред, испытывающих фазовый переход // ПФЖ. - 1997. - Т. 70, J6I - с. 153 - 155.

50. Mltyurlch G.S., Astakhov P.V. Peclllarltles of the photodeflectlon signal formation In uniaxial gyrotroplc crystals // Proc. of "Bianlsotroplcs^". Glasgow, Great Britain, 1997. - p. 273 - 276.

цитируемая литература

1. Окорочков A.M., Константинова А.Ф. Собственные волны в гиротропных поглощающих кристаллах ромбической сингонии // Кристаллография. - 1984. - Т. 29, Л 5. С. 841 - 848.

2. Федоров Ф.И. Теория гиротропии. Минск: Наука и техника., 1976. - 456 с.

3. Новацкий В. Теория упругости. - М.: Мир, 1975. - 872 с.

4. Гуляев Ю.В., Морозов А.И., Раевский В.Ю. Резонансные явления при пьезоэлектрической регистрации фотоакустического сигнала// Письма в ЖТФ. - IS64. Т. 10, J6 6. - С. 363 - 367.

5. Семченко И.В. Гиротропные свойства сверхрешеток в длинноволновом приближении.// Кристаллографии. - 1990. - Т. 35, & 5. - С. 1047 - 1050.

Р Э 3 Ю М Б М1тюрыч Георг1й Сяиекав1ч Фотаакустичндя спектраскап1я Пратропных асяроддзяу

Ключавыя еловы: г1ратрап1я, цыркулярны дыхра1зм, фотззкус-тычнае пераутварэнне, эфект Фарадея, халестырычныя вадк1я крыш-тал1, 1нтэрферэкцыя, зЕизрашотк1.фотадзфлекцийная спектраскэпГя.

Аб'ектам даследавання з'яуляецца тэрмааптычнае узбуджэяне пругк1х ваганняу у г!ратропных асяроддзях, крышталях, структурах пры газа-м1крафонным, п'езаэлектрычным, камб1наваным, фотадэф-лекцыйным метадах рэг1страцы1 вын1ковага с1гнала.

Мэтай працн з'яв!лася гтабудовэ паслядоунай фенаменалаИчнай тэоры1 фотазкустычнэга пераутварэння у натуральна-г1ратропных 1 магн1таактыуных асяроддзях, у крышталях 1 прасторавэ неаднарод-шх сла!стых структурах с адвольним спалучэннем Пратропных, ан1затропных 1 дыхраХчных уласц1васцей.

У дасертацы1 паказана, што пры сустрэчным узаемадзеянн1 святавых хваль у Иратропным асяроддз1, змешчаным у магн1тнае поле, рэзка узрастае вел1чыня фотаакустычнагз с!гнала. Прадказа-ны эфект поунага ц1 частковага падаулення фотаакустычнага водкл1ка пры змяиенн! 1нтэнс1унасц1 аднаго з сустрэчна-узаемадзейн1чаючых пучкоу.

Разв1та тэорыя тэрмааптцчнага узбуджэння гука у г1ратропных л1нейных 1 нел1кейных п'езаэлектрычных крышталях розшх класау с1метры1. У дыяпазоне к1лагерцаЕых 1 мегагерцавых частот мадуля-ци1 узбуждальнага выпраменьвання зауЕаканы рэзананешя з'явы, як!я могуць Сыць викарыстаны для павышэння дазваляючай здольнас-ц1 метаду п'езафотаакустычнай спектраскапИ. Для паглынаючых адиавосных Пратропных кршталяу вызначаны умовы макс1мзльнага праяулення 1нтэрферэнцыйных асабл!васцей на в!д фотаакустычных спектрау, знойдзены аптым1зуючыя суаднос1ны для вызначэння рэ-альнай 1 уязшай частк1 параметрау Працы1.

Пабудавана тэорыя фотаакустычнага пераутварэння у пратропных звышрашотках, паглынаючых халестырычных вадк1х крышталях з цэнтрас1метрычнай парамагн!тнай фазай. Разв1ты метад лазернай фотадэфлекцыйнай спектраскапИ для даследавання кало1дных растворау магн1тных вадкзецей.

РЕЗЮМЕ Митюрич Георгий Семенович Фотоакустическая спектроскопия гиротропных сред

Ключевые слова: гиротропия, циркулярный дихроизм, фотоакустическое преобразование, эф1)ект Фарадея, холестерические жидкие кристаллы, интерференция, сЕерхрешетки, фотодефлекционная спектроскопия.

Объектом исследования является термооптическое возбуждение упругих колебаний в гиротропных средах, кристаллах, структурах при газо-микрофонном, пьезоэлектрическом, комбинированном, фото-дефлекционном методах регистрации результирующего сигнала.

Целью работы явилось потроение последовательной феномелоги-ческой теории фотоакустического преобразования в естественно гиротропных и магнитоактивных средах, в кристаллах и пространственно неоднородных слоистых структурах с произвольным сочетанием гиротропных, анизотропных и дихроичных свойств.

В диссертации показано, что при встречном взаимодействии световых еолн в гиротропной среде, помещенной в магнитное поле, имеет место явление резкого возрастания величины фотоакустического сигнала. Предсказан эффект полного или частичного подавления фотоакустического отклика при изменении интенсивности одного из встречно-взаимодействующих пучков.

Развита теория термооптического возбуждения звука в гиротропных линейных и нелинейных пьезоэлектрических кристаллах различных классов симметрии. В области килогерцевых и мегагерцевых частот модуляции возбуждающего излучения обнаружены резонансные явления, которые могут быть использованы для повышения разрешающей способности метода пьезофотоакустической спектроскопии. Для поглощающих одноосных гиротропных кристаллов определены условия максимального проявления интерференционных особенностей на еид фотоакустических спектров, найдены оптимизирующие соотношения для определения действительной и мнимой части параметров гира-ции.

Построена теория фотоакустического преобразования в гиротропных сверхрешетках, поглощающих холестерических жидких кристаллах, в нелинейных кристаллах с центросимметричной парамагнитной фазой. РазЕит метод лазерной фотодефлекционной спектроскопии для растворов магнитных жидкостей.

SUMMARY

Mityurlch Georgy Semenovich Photoacoustlc Spectroscopy of gyrotroplc media

Key words: gyrotropy, circular dlchrolsm, photoacoustlc transformation, Faradey effect, cholesterlc lequld crystals, interference, superlattlces, photodeflectlonal spectroscopy.

Object of the research Is the thermooptlcal excitation of elastic vibrations in gyrotroplc media, crystals, structures of gas-microphone, piezoelectric, combined, photodeflectlonal methods of registration of resulting signal.

Aim of the paper is the construction of successive phonomeloglcal theory of photoacoustlc transformation In natural gyrotroplc and magnetoactlve media. In crystals and apace lnho-mogeneous layer structures with optional combination of gyrotroplc, anlzotroplc and dlchrolc properties.

It is shown in the thesis that at the opposed Interaction of light waves In gyrotroplc media which Is placed In magnetic field there in the effect of sharp growth of the amount of photoacoustlc signal. The effect of full or partial suppress of photoacoustlc response when changing the Intensity of one of antl-lnteractlng beams Is predicted.

The theory of thermooptical excitation of the sound in gyrotroplc linear and non-linear piezoelectric crystals of different classes of symmetry Is developed. In the area of kllohertz and megahertz modulating frequencies of exciting radiation the resonance phenomena are found ouf, that can be used to Increase the permitting ability of plezophotoacoustlc spectroscopy method. For absorbing one-axis gyrotroplc crystals the condition are defined for maximal appearance of Interference peculiarities In the view of photoacoustlc spectrum, the optimising relations to define real and Imaginary part of the parametres of gyration are found out.

The theory of photoacoustlc transformation In gyrotroplc superlattlces, absorbing cholesterlc liquid crystals in nonlinear crystals with centersymmetrical paramagnetic phaze Is conctructed. The method of laser photodeflectlonal specrtoscopy for solutions of magnetic liquids Is developed.