Метод тепловой линзы широко используется для исследования нелинейных сред и оптической диагностики материалов. Светоиндуцированная тепловая линза в однородной жидкости образуется в результате теплового расширения среды. В двухкомпонентной жидкости тепловой поток может вызывать концентрационный, обусловленный явлением термодиффузии (эффект Соре). Изменение концентрации поглощающей компоненты в жидкости в результате термодиффузии меняет величину и динамику термолинзового отклика среды. В данной работе проанализирована двумерная термодиффузия в двухкомпонентной жидкофазной среде в поле гауссова пучка излучения. Решение тепловой задачи проведено в тонкослойной геометрии ячейки, когда поперечный размер луча много больше длины (толщины) кюветы, что требует учета тепловых потоков только через окна оптической ячейки. В результате точного аналитического решения задачи в работе получено выражение для стационарного термолинзового отклика двухкомпонентной среды с учетом термолинзы в окнах кюветы. Полученные результаты актуальны для оптической диагностики дисперсных жидкофазных сред, в том числе термооптической спектроскопии.
Thermal lens technique is widely used to study nonlinear media and optical diagnostics of materials. The light-induced thermal lens in a homogeneous fluid is formed as a result of thermal expansion of a medium. In two-component fluid the heat flow also can cause concentration stream arising from occurrence of thermodiffusion (Soret effect). A сhange in the concentration of absorbing components in the liquid as a result of thermal diffusion changes the magnitude and dynamics of medium thermal lens response. This paper analysed the two-dimensional thermodiffusion in two-component in a Gaussian beam radiation field. A solution of the thermal task is carry out in thin-layer cells geometry when the beam transverse dimension is much more than cell lengths (thickness), that requires consideration of heat flow through window optical cells only. As a result of the exact analytical solution of the problem the expression for the two-component medium stationary thermal lens 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. Иванов В.И., Иванова Г.Д., Хе В.К. Влияние термодиффузии на термолинзовый отклик жидкофазной дисперсной среды// Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. В. М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2013. – Вып. 5. — С. 112–115.
2. Иванов В.И., Иванова Г.Д., Хе В.К. Тепловое самовоздействие излучения в тонкослойной жидкофазной среде// Современные проблемы науки и образования. — 2014. — № 6. URL: www.science-education.ru/120-17046.
3. 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.
4. Иванов В.И., Кузин А.А., Окишев К.Н. Оптическая левитация наночастиц: монография. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. — 105 с.
5. Иванов В.И., Ливашвили А.И., Окишев К.Н. Термодиффузионный механизм изменения оптического пропускания двухкомпонентной среды // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2008. – Том 51. — № 3. – С. 50–53.
6. Иванов В.И., Окишев К.Н., Карпец Ю.М., Ливашвили А.И.
7. Термодиффузионный механизм просветления двухкомпонентной среды лазерным излучением // Известия Томского политехнического университета. — 2007. — Т. 311. — № 2. — С. 39–42.
7. Иванов В.И., Ливашвили А.И. Эффект Дюфура в дисперсной жидкофазной среде в поле гауссова пучка // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. В. М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2013. – Вып. 5. — С. 116–119.
8. Ливашвили А.И., Иванова Г.Д., Хе В.К. Стационарный термолинзовый отклик наножидкости// 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, 2014. – Вып. 6. — С. 227–230.
9. Окишев К.Н. Термодиффузионный механизм нелинейного поглощения суспензии наночастиц / К.Н. Окишев, В.И. Иванов, С.В. Климентьев, А.А Кузин, А.И. Ливашвили // Оптика атмосферы и океана. – 2010. – Т. 23. – № 2. – С. 106–107.
10. Сухоруков А.П. Дифракция световых пучков в нелинейных средах // Соросовский образовательный журнал. – 1996. — № 5. — С. 85–92.