Измерены спектры комбинационного рассеяния света (в области 4-350 cm-1) слабых водных растворов перекиси водорода в широком диапазоне концентраций (от 3 до 0.024%) Анализировались спектральные параметры высокочастотной полосы межмолекулярных (продольных) колебаний, получаемые с помощью предложенной ранее аппроксимирующей функции. Для этого спектральные параметры полосы (для каждого эксперимента) наносились на график, в котором ось абсцисс --- квадрат ширины полосы, ось ординат --- квадрат частоты полосы. Ранее было показано, что в таких координатах точки воды располагаются в двух областях, разделенных наклонной полосой, в которой спектральные точки практически отсутствуют (частотная щель). Для точек растворов перекиси водорода с концентрацией от 3 до 0.33% все точки группируются вблизи аппроксимирующей их прямой линии и располагаются ниже этой частотной щели. Для серии с расширенным диапазоном концентраций перекиси от 3 до 0.024% разброс точек от аппроксимирующей прямой увеличивается, но также большинство точек находится ниже щели, из остальных несколько точек находятся вблизи границы щели, из них часть внутри щели, но щель сохраняется. Сделано предположение, что наличие этой щели обусловлено тем, что в жидкой фазе часть молекул воды связаны с четырьмя соседями, а оставшиеся молекулы связаны с меньшим числом соседей. Ключевые слова: комбинационное рассеяние, перекись водорода, вода, межмолекулярные колебания, высокочастотная полоса, неоднородное распределение, частотная щель, разрушение высокочастотных состояний.

Оценивается однородность структуры мезопористого фотонного кристалла по электронной фотографии его поверхности. Предложен метод разбиения поверхности кристалла на домены с помощью корреляционной обработки цифрового изображения. В качестве основных численных характеристик упорядоченности системы пор рекомендованы следующие параметры: средний и максимальный линейные размеры домена, а также доля регулярных структур в образце. По этим и по ряду дополнительных параметров можно различать даже очень близкие по качеству структуры. Проведено сравнение изображений из различных источников. Ключевые слова: алюминиевая фольга, фотонные кристаллы, поры, однородность структуры, цифровое изображение.

Homogeneity of the mesoporous photonic crystal structure is estimated by an electron photograph of its surface. A method of crystal surface division into domains by correlation processing of the digital image is proposed. The following parameters are recommended as main numerical characteristics of pore system ordering: the average and maximum linear sizes of the domain, as well as the fraction of regular structures in the sample. Using these and some additional parameters, one can distinguish even qualitatively very close structures. Images from different sources are compared.

С помощью комбинационного рассеяния света (КРС) исследованы спектральные характеристики межмолекулярных колебаний воды, связанные с низкочастотными (около 50 сm-1 в ИК поглощении) и с высокочастотными (183.4 сm-1 в ИК поглощении) колебаниями молекул воды. Рассмотрение проводилось в рамках представлений о классическом затухающем осцилляторе. В координатах квадрат ширины --- квадрат частоты для любого колебания характеристики его полосы отображаются в виде точки. Показано, что совокупность экспериментально полученных точек распределяется в некоторой области этой системы координат неравномерно. Обнаружено, что для каждого из колебаний внутри соответствующей области точки расположены на двух близких участках, разделенных практически незанятой точками полосой. Математическая обработка позволила показать наличие мелкомасштабной неоднородности распределения точек. Вопрос о том, является ли обнаруженная неоднородность спектральных параметров отражением реально существующих состояний в воде, требует дальнейшего исследования. Ключевые слова: комбинационное рассеяние, вода, низкочастотные спектры, собственная частота, динамическая восприимчивость, спектральные координаты, неоднородное распределение.

Using Raman scattering, we have studied the spectral characteristics of intermolecular vibrations of water that are associated with low- (about 50 cm –1 in the IR absorption spectrum) and high-frequency (183.4 cm –1 in the IR absorption spectrum) vibrations of water molecules. Our consideration is based on the notion of a classical damping oscillator. In the (squared width–squared frequency) coordinates, band characteristics of any vibration are represented by a point. We show that the set of experimentally obtained points is distributed inhomogeneously in a certain area of this coordinate system. We have found that, for each vibration within the corresponding area, the points are located in two close parts (subareas), which are separated by a strip that is almost free of points. Mathematical processing has revealed the occurrence of a small-scale inhomogeneity in the distribution of points. The question of whether the detected inhomogeneity of the spectral parameters reflects actually existing states in water requires further research.

The transmission spectrum of a holographic sensor (silver nanograins embedded in a polymer matrix) is shown to be well described by expressions for the Rayleigh light scattering and absorption by silver nanograins. The optical characteristics of the medium are determined in the Maxwell Garnett approximation. In the presence of a holographic structure, a dip appears in the spectrum. A possibility of obtaining the approximating curves depends on the approximation range. The spectra are well approximated both in the presence and in the absence of an interference structure. For different approximation ranges, the dip parameters coincide despite the values of the background parameter associated with absorption can differ significantly.

We have examined low-frequency Raman spectra of intermolecular vibrations of weak aqueous solutions of hydrogen peroxide and water. The differences between the observed Raman frequencies and the data from the literature on the IR-absorption frequencies of the same vibrations, as well as the interrelations between the frequencies and the widths of Lorentzian contours that approximate the vibrational spectra of the dynamic susceptibility, have been discussed. Based on a model of free damped vibrations of a classical oscillator with an inhomogeneous broadening, we have explained these effects for the first time. The homogeneous line widths and the damping times of the observed intermolecular vibrations have been determined. The eigenfrequencies of these vibrations have been calculated, and they have been shown to agree well with the data from the literature on the frequencies of IR absorption of water. We have shown that these parameters of intermolecular vibrations for water and for aqueous solutions of hydrogen peroxide differ from each other.

Исследованы низкочастотные спектры комбинационного рассеяния межмолекулярных колебаний слабых водных растворов перекиси водорода и воды.Обсуждены различия между наблюдаемыми частотами комбинационного рассеяния и литературными данными о частотах ИК поглощения тех же колебаний и взаимозависимости частот и ширин контуров лоренцианов, аппроксимирующих колебательные спектры динамической восприимчивости.Впервые эти эффекты

It was experimentally detected that the glucose concentration in blood plasma decreases after venous blood saturation with oxygen (oxygenation process). This effect was recorded for several tens of donor blood samples using IME-DC (Germany) and Optium Omega (USA) portable glucometers, as well as an optical method using holographic sensors based on hydrogel polymer films, independent of the presence of oxygen in plasma. During blood oxygenation in the organism, glucose is redistributed between blood plasma and erythrocyte cytoplasm in favor of cytoplasm. The observed effect is explained by an increase in the electric field during blood oxygenation in lipids of the erythrocyte cytoplasmic membrane, which orients dipoles of asymmetric glucose molecules along the normal to the membrane surface. This results in erythrocyte membrane permeability asymmetry.

Methods for estimating the main parameters of holographic sensors (refractive index modulation depth and hologram thickness) from transmission spectra in the absence of absorption and light scattering are discussed. The consideration is performed for layers oriented parallel to the holographic layer surface under normal light incidence. Direct numerical solution of the problem of light propagation in a periodic nonabsorbing medium is used to study the reflection and transmission spectra of the holographic layer in a wide range of variation in its thickness and the refractive index modulation depth. A classification of the reflection regimes from the holographic layer is proposed (from weak reflection to the photonic crystal regime). A comparison with the results obtained by the coupled-wave analysis is performed, and the limitations of this method at a significant spectral detuning from resonance and under conditions of strong reflection are revealed. It is shown that the main hologram parameters can be estimated from the experimental transmission spectrum of the phase hologram (in the case of strong reflection) based on the spectral dip parameters.

The results of the study of interdiffusion of two liquids, obtained using the holographic recording scheme with a nonstationary reference wave with the frequency linearly varying in space and time are compared with the results of correlation processing of digital photographs, made with a random background screen. The spatio-temporal behaviour of the signal in four basic representations (‘space – temporal frequency’, ‘space – time’, ‘spatial frequency – temporal frequency’ and ‘spatial frequency – time’) is found in the holographic experiment and calculated (in the appropriate coordinates) based on the background-oriented schlieren method. Practical coincidence of the results of the correlation analysis and the holographic double-exposure interferometry is demonstrated.

The technique of measuring the mean wavelength of narrow-band radiation in the 455 – 625-nm range using the image of the emitting surface is presented. The data from the camera array unprocessed by the built-in processor (RAW format) are used. The method is applied for determining the parameters of response of holographic sensors. Depending on the wavelength and brightness of the image fragment, the mean square deviation of the wavelength amounts to 0.3 – 3 nm.

The scheme of elastic stress visualization in transparent materials (Plexiglas) by a change in optical path is proposed. The optical path gradient was measured using the correlation method. A model experiment was performed at various configurations of transverse static loads on a Plexiglas beam. It was shown that the displacement field of the background structure corresponds to stress diagram at a given beam load scheme. For the process of point heating of quartz glass, the correlation method is compared to the method based on the photoelasticity effect.

The holographic sensor is actually a thick hologram plane mirror about the size of a square centimeter. By placing such plate in a special cell containing 24 cells of 2 mm diameter each of which contains 50 ul of fluid being analyzed, we can create chips for the simultaneous determination of several tens of samples.

The correlation method is used to compare a virtual calibration object and digital images of this object obtained by means of study lenses. The complete arrays of displacements of points of the images relative to the original (characteristics of distortion in the lens) for the entire field of view are found. Distortion arrays and the characteristics of the color aberration for a number of different lenses and digital cameras are determined.

A method is suggested for determining the wavelength of narrow-band light from a digital photograph of a radiating surface. The digital camera used should be appropriately calibrated. The accuracy of the wavelength measurement is better than 1 nm. The method was tested on the yellow doublet of mercury spectrum and on the adjacent continuum of the incandescent lamp radiation spectrum. By means of the method suggested the homogeneity of holographic sensor swelling was studied in stationary and transient cases.