RAYLEIGH AND BRILLOUIN SCATTERING FROM LIQUID HELIUM

Résumé
La lumière diffusée par ⁴He liquide et par un mélange de ³He et ⁴He a été étudiée à la fois au-dessous et au-dessus du point λ. A intensité lumineuse très faible, les signaux d'un interféromètre Fabry-Pérot de 377 mm d'épaisseur sont enregistrés sous forme digitale. Une géométrie très soignée de la cellule de diffusion permet d'éliminer la lumière parasite ; on a pu vérifier ainsi l'absence de diffusion élastique dans ⁴He pur, en dessous du point λ (Fig. 1). La composante Rayleigh a été étudiée au-dessus du point λ, (Fig. 2) ; le rapport de son intensité à celle des raies Brillouin (Fig. 3 et 4) a été comparé aux grandeurs thermodynamiques connues. Dans les mélanges superfluides, le spectre complet à cinq composantes de la diffusion Rayleigh et Brillouin a été observé (Fig. 5). On a mesuré le rapport de l'intensité de la diffusion par des fluctuations se propageant (deuxième son) à celle de la diffusion par le premier son ; les résultats sont en assez bon accord avec les prévisions théoriques. La composante centrale non déplacée, due aux fluctuations de concentration, est d'intensité comparable à celle des raies provenant du deuxième son. Cependant, les données thermodynamiques connues jusqu'à présent ne permettent pas une comparaison plus complète.

Abstract
Studies of spontaneous light scattering from liquid ⁴He and ³He-⁴He mixtures have been carried out, both above and below the λ point. Digital recordings have been made at very low light levels using a plane Fabry-Perot interferometer of 377 mm spacing. By careful design of scattering cell, spurious flare has been eliminated, and the absence of unshifted scattering in pure ₄He below the λ point has been verified (Fig. 1). Above the λ point the Rayleigh component has been studied (Fig. 2) and its intensity relative to the Brillouin lines has been compared with the available thermodynamic data (Fig. 3 and 4). In superfluid mixtures the full five-component spectrum of Rayleigh and Brillouin scattering has now been observed (Fig. 5). The intensity of scattering from propagating fluctuations (second sound) has been measured relative to that from the first sound and is found to be in fair agreement with theoretical expectations. The central unshifted component from concentration fluctuations is of similar intensity to the second-sound lines. However thermodynamic data for a full comparison is as yet unavailable.