Sezione d'urto Brillouin di multistrati

 1
Introduzione 
 
La diffusione anelastica della luce costituisce uno dei mezzi più potenti per indagare 
le eccitazioni collettive nei solidi, quali i polaritoni, i plasmoni, le onde di spin nei 
materiali ferromagnetici ed in particolare i fononi, ai quali è dedicato il presente lavoro. 
La luce utilizzata in fase sperimentale ha una frequenza che rientra nello spettro 
visibile, comportando un'effettiva osservabilità dei fononi che rientrano nella prima 
zona di Brillouin ove, in generale, sono presenti branche sia acustiche sia ottiche. Le 
eccitazioni appartenenti a queste ultime hanno tuttavia una frequenza molto maggiore 
rispetto alle prime, per cui i metodi d'indagine sono nei due casi assai differenti: nel 
primo caso si usa una tecnica nota come scattering di Brillouin, mentre, nel secondo, il 
metodo utilizzato è noto come scattering di Raman. 
Occupandoci esclusivamente dei fononi acustici, cercheremo di sviluppare una teoria 
il più possibile completa dello scattering di Brillouin, con la speranza di ottenere 
risultati in buon accordo con gli esperimenti. In particolare, vogliamo che essa sia 
applicabile allo studio di materiali opachi e semi-opachi, nei quali la scarsa penetrazione 
della luce rende particolarmente evidenti i fononi acustici di superficie. Alcuni modi di 
superficie sono noti da tempo e catalogati in letteratura con i nomi di Rayleigh, Sezawa, 
Love e Stoneley che per primi si sono dedicati al loro studio. 
L’introduzione del laser e di nuovi dispositivi ottici quale l’interferometro di Fabry-
Perot tandem multipasso hanno di molto accresciuto la qualità dell'indagine 
sperimentale permettendone l'applicabilità allo studio dei fononi di superficie. In effetti 
questi appaiono in uno spettro Brillouin come picchi molto ravvicinati e di bassa 
intensità poiché, rimanendo confinati in un sottile strato al di sotto della superficie 
libera, hanno una bassissima sezione d’urto di scattering. Risulta dunque chiaro che 
l’apparato sperimentale debba essere sufficientemente preciso, sensibile e ad elevato 
contrasto.