LIGHT SCATTERING FROM SURFACE WAVES ON CARBON DIOXIDE NEAR ITS CRITICAL POINT

M. A. BOUCHIAT, J. MEUNIER
1972 Le Journal de Physique Colloques  
Le spectre de la lumière diffusée par les ondes de surface excitées thermiquement sur un interface liquide, a été calculé théoriquement en utilisant la théorie thermodynamique. On a pu prédire des effets caractéristiques d'un processus de dissipation en volume, jusqu'ici non observés ; ces effets devraient surtout se manifester au voisinage des conditions d'amortissement critique, pour lesquelles les ondes de surface cessent de se propager et deviennent exponentiellement amorties. Par contre,
more » ... ties. Par contre, dans les conditions de faible et de fort amortissement, on peut identifier le spectre à la puissance spectrale des fluctuations d'un oscillateur harmonique à une dimension. Nous avons mesuré ce spectre dans le cas de la diffusion par l'interface liquide-vapeur de CO2 près du point critique (Tc -T = 0,6 OC, pour des angles de diffusion correspondant à q x 3 000 cm-'). Le bon accord avec le spectre théorique permet de mettre en évidence de manière significative le processus de dissipation prévu. Des expériences antérieures réalisées dans la zone de température 30° > Tc -T > 3,5 x 10-2 OC ont été interprétées à l'aide du spectre approché correspondant à celui de l'oscillateur harmonique. La variation de la tension superficielle avec la température a été interprétée à l'aide de la loi empirique : a = ao(1-TITc)" avec fi = 1,253 f 0,010 et ao = 77 f 5 dynes/cm . Il n'est apparu aucune anomalie sur la variation de la viscosité cinétique avec la température. Abstract. -The spectrum of light scattered from surface waves thermally excited on a liquid interface, has been computed theoretically using the approach of thermodynamic theory. Effects typical of a dissipation process into the bulk (previously unobserved) were predicted ; such effects should show up mainly near critical damping conditions, that is conditions for which surface waves become exponentially damped and no longer propagate. In low and high damping conditions the spectrum can be accurately identdied to the fluctuation power spectrum of a one dimensional, harmonic oscillator (H. 0. spectrum). We have measured this spectrum for scattering from the liquid-vapor interface of carbon dioxide near the critical point (TC -T = 0.6 O C at scattering angles corresponding to q x 3 000 cm-1). The agreement with the theoretical spectrum yields a significative evidence for the bulk dissipation process mentioned. Previous experiments were performed in the temperature range 30° 3 TC -T 3 3.5 x 10-2 O C
doi:10.1051/jphyscol:1972125 fatcat:bc63qbyk4zf7na3lmva65xmevm