Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 33, Numéro C1, Février-Mars 1972
COLLOQUE INTERNATIONAL DU C. N. R. S.
LA DIFFUSION DE LA LUMIÈRE PAR LES FLUIDES
Page(s) C1-141 - C1-148
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:1972125
COLLOQUE INTERNATIONAL DU C. N. R. S.
LA DIFFUSION DE LA LUMIÈRE PAR LES FLUIDES

J. Phys. Colloques 33 (1972) C1-141-C1-148

DOI: 10.1051/jphyscol:1972125

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

M. A. BOUCHIAT and J. MEUNIER

Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne, 24, rue Lhomond, Paris 5


Résumé
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, 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 °C, pour des angles de diffusion correspondant à q ≈ 3 000 cm-1). 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 °C 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 : α = α0(1-T/Tc)µ avec µ = 1,253 ± 0,010 et α0 = 77 ± 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 identified to the fluctuation power spectrum of a one dimensional, harmonic oscillator (H. O. spectrum). We have measured this spectrum for scattering from the liquid-vapor interface of carbon dioxide near the critical point (Tc - T = 0.6 °C at scattering angles corresponding to q ≈ 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° ≥ Tc - T ≥ 3.5 X 10-2 °C and fitted with the help of the approximate H. O. spectrum. The temperature dependence of the surface tension deduced from the data was fitted by the empirical law with α = α0(1-T/Tc)µ> with µ = 1.253 ± 0.010 and α0 = 77 ± 5 dynes/cm. No anomaly was noticed in the temperature variation of the shear viscosity.