ブリルアン散乱

　ブリルアン散乱 (ブリリュアン散乱) とは、光が物質中で音波と相互作用し、振動数がわずかにずれて散乱される現象のことである。名称はレオン・ブリルアンに由来する。

ブリルアン散乱は光子と音響/振動量子 (フォノン) または 磁気スピン波 (マグノン) または その他の光と相互作用する低周波数の準粒子との相互作用である。 この相互作用はフォノン/マグノンが生成または消滅するような非弾性散乱過程 (ストークス遷移過程またはアンチストークス遷移過程) からなる。

散乱光のエネルギーは入射光とわずかに異なり、 ストークス遷移過程においては減少し、アンチストークス過程においては増加する。 ブリルアンシフトとして知られるこのエネルギーの変化は 相互作用しているフォノン/マグノンのエネルギーと等しいため、 ブリルアン散乱はこれらのエネルギーの計測法として使うことができる。 ブリルアンシフトは普通ファブリ・ペロー型干渉計をもとにしたブリルアン分光計によって測られる。

ブリルアン散乱とラマン散乱は両者とも光と準粒子の非弾性散乱を表現しているという点で似ているが、 周波数変化の幅と試料から引きだせる情報において差異がある。 ブリルアン散乱というと準粒子による光子の散乱を意味するが、 いっぽうラマン散乱はというと分子の振動・回転状態の遷移によって光子が散乱されることを意味する。 それゆえ両者が試料から引きだす情報は大いに異なっている。 ラマン分光法は化学組成や分子構造を決定するのに用いられるが、 対してブリルアン散乱ではより大きなスケールでのふるまい、たとえば弾性現象などを調べることができる。 実験的には、ブリルアン散乱による周波数変化は干渉計を用いて計測されるが、 ラマン分光法での実験系では干渉計か分散回折分光計のどちらでも用いうる。

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