Mandelstam-Brillouin spridning är spridningen av optisk strålning av kondenserade medier (fasta ämnen och vätskor) som ett resultat av dess interaktion med de naturliga elastiska vibrationerna i dessa medier. Den åtföljs av en förändring i uppsättningen av frekvenser (våglängder) som kännetecknar strålningen - dess spektrala sammansättning. Till exempel leder Mandelstam-Brillouin-spridning av monokromatiskt ljus till uppkomsten av sex frekvenskomponenter av spritt ljus, i vätskor - tre (en av dem har en oförändrad frekvens). Effekten är uppkallad efter den sovjetiske fysikern Leonid Mandelstam och den franskamerikanske fysikern Léon Brillouin .
Den relativt starka interaktionen mellan partiklarna i kondenserade medier (det binder dem till ett ordnat rumsligt gitter) leder till att dessa partiklar inte kan röra sig oberoende - någon av deras excitation fortplantar sig i mediet i form av en våg. Men vid alla andra temperaturer än absolut noll är partiklarna i termisk rörelse. Som ett resultat utbreder sig elastiska vågor av olika frekvenser i alla möjliga riktningar i mediet ( hyperljud ). Överlagringen av sådana vågor på varandra orsakar uppkomsten av den så kallade. fluktuationer i mediets densitet (små lokala avvikelser av densiteten från dess medelvärde), på vilket ljus sprids . Mandelstam-Brillouin-spridning visar att ljusvågor interagerar direkt med elastiska vågor , som vanligtvis inte observeras separat.
L. I. Mandelstam utgick från begreppet stående vågor – kondensationer och sällsynta densitet som modulerar en ljusvåg – och förutspådde teoretiskt Mandelstam-Brillouins spridning (hans artikel, skriven 1918, publicerades först 1926). L. Brillouin (1922) fick självständigt samma resultat när han betraktade spridningen av ljus av elastiska vågor som rör sig mot varandra i ett medium. I hans inställning till fenomenet är den fysiska orsaken till att monokromatiska linjer "splittras" Dopplereffekten .
De första försöken att observera Mandelstam-Brillouin-spridning, gjorda av L. I. Mandelstam och G. S. Landsberg (1930), gjorde det möjligt att endast observera breddningen av Raman-spridningslinjerna . De första framgångsrika experimenten och detaljerade studierna utfördes av E. F. Gross . I synnerhet upptäckte han (1938) att Mandelstam-Brillouin spridning delar upp en monokromatisk linje i sex komponenter (detta beror på det faktum att ljudhastigheten v är olika för olika riktningar, vilket resulterar i, i det allmänna fallet, det finns tre i den - en längsgående och två tvärgående - ljudvågor med samma frekvens, som var och en fortplantar sig med sin egen hastighet v ). Han studerade också Mandelstam-Brillouins spridning i vätskor och amorfa fasta ämnen ( 1930-1932 ) , där, tillsammans med två "skiftade" komponenter, en "oskiftad" komponent av den initiala frekvensen f också observeras . Den teoretiska förklaringen av detta fenomen tillhör L. D. Landau och G. Plachek (1934), som visade att det, förutom densitetsfluktuationer, är nödvändigt att ta hänsyn till fluktuationer i mediets temperatur.
Skapandet av lasrar förbättrade inte bara möjligheterna att observera Mandelstam-Brillouin-spridning, utan ledde också till upptäckten av den så kallade stimulerade Mandelstam-Brillouin-spridningen (SMBS), som kännetecknas av större intensitet och många kvalitativa egenskaper. Undersökningar av Mandelstam-Brillouin-spridningen i kombination med andra metoder gör det möjligt att få värdefull information om spridningsmediernas egenskaper. SMBS används för att generera kraftfulla hypersoniska vågor i ett antal tekniska tillämpningar. Den används också i Brillouin reflektometroskopi för att lokalisera och mäta mängden spänning i sektioner av en optisk fiber.