光の散乱について

レーザ光のようなものが微粒子にあたると散乱がおこって周波数成分が変化すると思いますが、その微粒子が動いていたとすると、出てくる周波数成分は速さによって変化するものなのでしょうか。教えて下さい。

No.1 回答者： stomachman 回答日時： 2001/02/16 02:35

まさしく。

ドップラー効果で周波数が変化します。光が跳ね返って元の所に戻って来る場合には二重にドップラー効果が生じます。スピード違反を捕まえるレーダーもこの仕掛けですよ。近づいてくる粒子の反射光は波長が短く、遠ざかる粒子によるものは波長が長くなります。従って、散乱光のスペクトルを調べれば微粒子群の速度分布が分かります。
　「二重に」とはどういうことか。反射体が鏡で、鏡の方が静止していて、光源が鏡に向かって走っていると思ってみてくださいな。鏡に映っている光源は倍の速さで近づいてきているでしょ？だからドップラー効果が倍になって効きます。
　気体を超低温に冷却する時にも、ドップラー効果を使ったレーザー冷却ってのがあります。静止している気体分子が吸収する波長よりちょっとだけ波長の違うレーザーを照射する。すると、動いているせいでレーザーの波長がずれて見えて、丁度吸収する波長に合ってしまう、そういう分子だけが光を吸収してその運動量で押し戻される。こうやって気体の分子の速度をゼロに近づけていく方式です。

No.2 回答者： creol 回答日時： 2001/02/16 06:22

レーザーの学生です。

前の方の言われる通り、返ってくる光を調べれば速度がわかります。
もともと微粒子の速度がわかっていて・・・というのは難しいような気がします。

あまり質問に関係ないかもしれませんが、
仮に、微粒子群がある一定の運動していたとすると、ちょと状況が変わってきます。
光の散乱の場合、弾性散乱と非弾性散乱がありますが、
ラマン散乱、ブリルアン散乱の場合、ドップラー効果というより
波数ベクトルが合うように散乱された光の周波数は決まると解釈したほうがよいかと思います。

この手の話なら、お任せを。

No.3 回答者： stomachman 回答日時： 2001/02/16 07:09

どういう状況を想定していらっしゃるのか是非補足なさってください。

粒子といっても大きさは様々ですし、光の波長もいろいろですしね。

　ドップラーシフトは照射光の波長を変えますから非弾性散乱でもはっきり影響出るんじゃないかと思いますが...creolさん教えてくださいな。

なお下記↓に散乱現象自体の簡単な解説やリンクがあります。

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=36827

No.4 回答者： noname#11476 回答日時： 2001/02/16 16:44

大体みなさんから回答をもらっているようなので、ちょっとだけ補足すると、

この原理を使って、気体や液体の中に微粒子を入れたてその流速を測定したり、あるいは血管の流速を測定する、レーザドップラー速度計測計(LDV)という装置まであります。
「流れの可視化」というジャンルでよく使われている物です。
詳しく知りたい場合はこのキーワードで探すと沢山見つかると思います。