Представлены результаты экспериментальных исследований временной динамики формирования дифракционной картины маломощного лазерного пучка, проходящего через кювету с взвешенными в жидкости металлическими наночастицами. Установлено, что устойчивая структура интенсивности дальнего поля пучка формируется за времена порядка нескольких секунд с момента включения лазерного излучения и состоит из нескольких соосных светлых и темных колец, диаметр и число которых варьируют в зависимости от типа и концентрации коллоидного раствора, а также зависят от величины оптической толщи коллоидной среды и мощности лазерного пучка. На основе дифракционного интеграла Кирхгофа и аналитического решения уравнения теплопроводности дается теоретическая интерпретация наблюдаемых закономерностей развития дифракционной картины от коллоидного раствора.
наноколлоидный раствор, лазерное излучение, тепловая самодефокусировка света, дифракция Фраунгофера
1. Кавецкая И.В., Волошина Т.В., Капаванский В.А., Красовский В.И. Оптические свойства наночастиц золота // Конденсированные среды и межфазные границы. 2009. Т. 11, № 1. С. 53-57.
2. Ganeev R.A., Ryasnyansky A.I., Kamalov Sh.R., Kodirov M.K., Usmanov T. Nonlinear susceptibilities, absorption coefficients and refractive indices of colloidal metals // J. Phys. D. 2001. V. 34, N 11. P. 1602-1611.
3. Pan D., Senpan A., Caruthers S.D., Williams T.A., Scott M.J., Gaffney P.J., Wickline S.A., Lamza J.M. Sensitive and efficient detection of thrombus with fibrin-specific manganese nanocolloids // Chem. Commun. 2009. N 22. P. 3234-3236.
4. Erickson D., Mandal S., Yang A.H.J., Cordovez B. Nanobiosensors: Optofluidic, electrical and mechanical approaches to biomolecular detection at the nanoscale // Microfluid Nanofluid. 2008. V. 4, N 1-2. P. 33-52.
5. Lapotko D. Optical excitation and detection of vapor bubbles around plasmonic nanoparticles // Opt. Express. 2009. V. 17, N 4. P. 2538-2556.
6. Righini M., Girard C., Quidant R. Light-induced manipulation with surface plasmons // J. Opt. A. 2008. V. 10, N 9. 093001.
7. Yoon Y.-Z., Cicuta P. Optical trapping of colloidal particles and cells by focused evanescent fields using conical lenses // Opt. Express. 2010. V. 18, N 7. P. 7076-7084.
8. Ashkin A., Dziedzik J.M., Smith P.W. Continuous-wave self-focusing and self-trapping of light in artificial Kerr media // Opt. Lett. 1982. V. 7, N 6. P. 276-278.
9. Яшин В.Е., Чижов С.А., Сабиров Р.Л., Старчикова Т.В., Высотина Н.В., Розанов Н.Н., Семенов В.Е., Смирнов В.А., Федоров С.В. Формирование солитоноподобных световых пучков в водной суспензии полистироловых частиц // Оптика и спектроскопия. 2005. Т. 98, № 3. С. 511-514.
10. Conroy R.S., Mayers B.T., Vezenov D.V., Wolfe D.B., Prentiss M.G., Whitesides G.M. Optical waveguiding in suspensions of dielectric particles // App. Opt. 2005. V. 44, N 36. P. 7853-7857.
11. Driben R., Husakou A., Herrmann J. Supercontinuum generation in aqueous colloids containing silver nanoparticles // Opt. Lett. 2009. V. 34, N 14. P. 2132-2134.
12. Deng L., He K., Zhou T., Li C. Formation and evolution of far-field diffraction patterns of divergent and convergent Gaussian beams passing through self-focusing and self-defocusing media // J. Opt. A. 2005. V. 7, N 8. P. 409-415.
13. Nascimento C.M., Alencar M., Chavez-Cerda S., Silva M., Meneghetti M.R., Hickmann J.M. Experimental demonstration of novel effects on the far-field diffraction patterns of a Gaussian beam in a Kerr medium // J. Opt. A. 2006. V. 8, N 11. P. 947-951.
14. Mao Z., Qiao L., He F., Liao Y., Wang C., Cheng Y. Thermal-induced nonlinear optical characteristics of ethanol solution doped with silver nanoparticles // Chin. Opt. Lett. 2009. V. 7, N 10. P. 949-952.
15. Ono H., Kawatsuki N. Controllable optical intensity limiting of a He-Ne laser with host-guest liquid crystals // Opt. Commun. 1997. V. 139, N 1-3. P. 60-62.
16. Gordon J.P., Leite R.C., Moore R.S., Porto P.S., Win-nery J.R. Long-transient effects in lasers with inserted liquid samples // J. Appl. Phys. 1965. V. 36, N 1. P. 3-8.
17. Durbin S.D., Arakelian S.M., Shen Y.R. Laser-induced diffraction rings from a nematic-liquid-crystal film // Opt. Lett. 1981. V. 6, N 6. P. 411-413.
18. Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика: Учебник. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ-Наука, 2004. 656 с.
19. Boyd R.W. Nonlinear optics. 2nd edn. London: Academic Press., 2003. 619 p.
20. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. 2-е изд. М.: Наука, 1973. 720 с.
21. Mandal S.K., Roy R.K., Pal A.K. Surface plasmon resonance in nanocrystalline silver particles embedded in SiO2 matrix // J. Phys. D. 2002. V. 35, N 17. P. 2198-2205.
22. Handbook of Optical Constants of Solids. Volume II / Ed. by E.D. Palik. San Diego: Elsevier Science, 1998. 1096 p.