Морские информационно-управляющие системы Май 2015, № 7 | Page 69

Время, в течение которого молекула воды остается сво‑
бодной, оценим из  следующих соображений. Известно
[25], что в низкочастотном спектре воды существует линия
с частотой 5,4 1012 Гц (180 см‑1), которую относят к межмоле‑
кулярным колебаниям молекул Н2О вдоль прямой, соединя‑
ющей атомы кислорода. Половина периода этих колебаний
(~0,1⋅10–12 с) хорошо совпадает с оценкой времени поворо‑
тов молекул Н2О на большие углы в жидкой фазе, известной
из расчетов по молекулярной динамике [26, 27]. Аналогич‑
ная оценка для жидкого CCl4 дает величину ~0,33⋅10–12 с.
В остальное время молекулы совершают относительно
медленные ориентационные движения, поскольку меж‑
молекулярное взаимодействие ограничивает их степени
свободы. Количественной мерой концентрации свободно
вращающихся молекул может служить введенный в  [11]
параметр τ2/τfr, где τfr – время, за которое свободно враща‑
ющаяся молекула поворачивается на  угол, равный сред‑
нему углу поворота молекул в  процессе ориентационной
релаксации. По данным [11] этот параметр в воде равен 65
(не более ~1,5% свободно вращающихся молекул), а в жид‑
ком CCl4–2,6 (~38% свободных молекул). Это увеличение
свободно вращающихся молекул в жидком CCl4 проявляет‑
ся в нашем эксперименте возрастанием амплитуды враща‑
тельных резонансов в четырехфотонном спектре рисунке 2.
Наличие вращательной структуры в  спектрах четырех‑
фотонного рассеяния позволяет спектрально разделить
и оценить относительную долю вкладов быстрых и медлен‑

ных молекулярных движений. Такая возможность отсутствует при комбинационном рассеянии и  ядерном магнитном
резонансе, где все виды ориентационного движения дают
вклад в уширение регистрируемых резонансов [3, 4, 11, 12].
Полученные спектры указывают на наличие в исследован‑
ных жидкостях заметного количества свободных молекул,
не участвующих в момент зондирования в образовании ас‑
социированных комплексов. Возможность существования
в некоторых жидкостях (в частности в воде) сильно и слабо
связанных молекул обсуждается во многих работах. Такой
подход (см., например, [28]) позволяет рассчитать для воды
с удовлетворительной точностью дисперсию ξ`,ξ`` – дейст‑
вительной и мнимой частей диэлектрической проницаемо‑
сти в спектральном диапазоне 0–1000 см‑1.
Отметим, что поскольку каждый из резонансов, дающих
вклад в спектр четырехфотонного рассеяния света, Is~ (Imχ (3))2,
отражает какой-либо механизм диссипации энергии в сре‑
де (гиперзвуковые волны, ориентационные колебания,
свободное вращение молекул), кривые на рисунках 2–7
воспроизводят спектры поглощения исследованных сред
в  терагерцовом и  субтерагерцовом диапазонах частот.
Тот факт, что эти спектры не  являются сплошными, дает
возможность найти частоты, на  которых различные жид‑
кости и, в  частности вода, имеют больший или меньший
уровень поглощения сверхвысокочастотного (СВЧ) излу‑
чения. Это обстоятельство позволяет по-новому рассмо‑
треть многочисленные факты селективного воздействия
No. 1 (7) / 2015, Морские информационно-управляющие системы

67