Метод тепловой линзы широко используется для исследования нелинейных сред и оптической диагностики материалов. В стандартной схеме светоиндуцированная тепловая линза рассчитывается при учете только радиального теплового потока, что применимо для толстой кюветы, когда поперечный размер луча много меньше длины (толщины) кюветы. В данной работе предлагается новая схема с тонкослойной кюветой, толщина которой значительно меньше размера светового пучка. Данная схема предпочтительнее для максимальной миниатюризации оптической ячейки, размеры которой могут составлять микрометры. Последнее особенно актуально для жидкофазных сред, поскольку в таких кюветах существенно ослаблено влияние конвекции на процесс измерения. Решение тепловой задачи в тонкослойной геометрии требует учета тепловых потоков через окна ячейки. В результате точного аналитического решения задачи в работе получено выражение для стационарного термолинзового отклика среды с учетом термолинзы в окнах кюветы. Полученные результаты актуальны для оптической диагностики дисперсных жидкофазных сред, в т.ч. термооптической спектроскопии.
Thermal lens technique is widely used to study nonlinear media and optical diagnostics of materials. The light-induced thermal lens is calculated in the standard scheme taking into account only the radial heat flux that is applicable for the thick cells, when beam transverse dimension is much smaller than cell lengths (thickness). This paper proposes a new scheme with a thin layer of cell thickness which is significantly less than the size of the beam. This scheme is preferred for maximum miniaturization optical cell which can be micrometers of size. This is particularly important for liquid media, because such cell significantly reduces the effect of convection on the measurement process. A solution of the thermal task in applying geometry requires consideration of heat flow through the cell window. As a result of the exact analytical solution of the problem the expression for the stationary thermal lens medium response is achieved, taking into account the thermal lens in the windows of the cell. The results are relevant to optical diagnostics of dispersed liquid environments, including the thermo-optical spectroscopy.
1. Доронин И.С., Иванова Г.Д., Кузин А.А., Окишев К. Н. Термодиффузия наночастиц в жидкости // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 6-2. – С. 238-242.
2. Иванов В.И., Иванова Г.Д., Хе В.К. Влияние термодиффузии на термолинзовый отклик жидкофазной дисперсной // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, межвуз. сб. науч. тр. / под общей ред. В. М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2013. – Вып. 5. – С. 112-115.
3. Иванов В.И., Иванова Г.Д., Хе В.К. Термолинзовая спектроскопия двухкомпонентных жидкофазных сред // Вестник Тихоокеанского государственного университета. – 2011. – № 4. – С. 039-042.
4. Иванов В.И., Кузин А.А., Ливашвили А.И. Термоиндуцированное самовоздействие гауссова пучка излучения в жидкой дисперсной среде // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика. – 2010. – Т. 5. – № 1. – С. 5-8.
5. Иванов В.И., Ливашвили А.И. Электрострикционный механизм самовоздействия излучения в жидкости с наночастицами // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика. – 2009. – Т. 4. – № 2. – С. 58-60.
6. Иванов В.И., Ливашвили А.И., Окишев К.Н. Термодиффузионный механизм изменения оптического пропускания двухкомпонентной среды // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2008. – Т. 51. – № 3. – С. 50-53.
7. Иванов В.И., Окишев К.Н. Термодиффузионный механизм записи амплитудных динамических голограмм в двухкомпонентной среде // Письма в «Журнал технической физики». – 2006. – Т. 32. – № 22. – С. 22-25.
8. Иванова Г.Д., Кирюшина С. И., Кузин А.А. Исследование явлений массопереноса в бинарных средах термографическим методом // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2. URL: www.science-education.ru/116-12579.
9. Иванова Г.Д., Кирюшина С.И., Мяготин А.В. Динамические голограммы в жидкофазной дисперсной среде // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9-10. – С. 2164-2168.
10. Сухоруков А.П. Дифракция световых пучков в нелинейных средах // Соросовский образовательный журнал. – 1996. – № 5. – С. 85-92.