J. Physique Lett. 36, 29-33 (1975)
DOI: 10.1051/jphyslet:0197500360202900

Étude expérimentale de la diffusion Rayleigh-Brillouin dans le méthane

A.-M. Cazabat et P. Lallemand

Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne Ecole Normale Supérieure, 24, rue Lhomond, 75231 Paris Cedex 05, France

Abstract
Light scattering spectra have been obtained for methane in a fairly wide pressure range and have been compared with several theoretical models due to Desai et al., in order to determine the value of the mean number Z of collisions necessary to change the rotational state of the molecules. At low pressure, the Wang-Chang and Uhlenbeck equation solved by the model method has been used, whereas at higher pressure where departures from a perfect gas are not negligible, the translational hydrodynamics is used. Good agreement has been found between experimental and theoretical spectra provided one takes Z = 9.7 ± 0.7 which is close to the value derived from bulk viscosity obtained through ultrasonic attenuation measurements.

Résumé
Les spectres de diffusion de la lumière par le méthane obtenus dans un assez large domaine de pression sont comparés à plusieurs modèles théoriques dus à Desai et Coll. en vue de déterminer une valeur approchée du nombre moyen Z de collisions nécessaires pour modifier l'état rotationnel des molécules. On utilise pour des pressions assez faibles les solutions approchées de l'équation de Wang-Chang et Uhlenbeck obtenues par la méthode des modèles, et l'hydrodynamique translationnelle à plus haute pression où il faut tenir compte du fait qu'on n'a pas un gaz parfait. On trouve un bon accord entre les spectres expérimentaux et les spectres théoriques à condition de prendre Z = 9,7 ± 0,7 qui est proche de la valeur déduite de la viscosité de volume obtenue à partir de mesures de l'absorption ultrasonore.

PACS
3310E - Rotational analysis molecular spectra.
3520P - Molecular rotation, vibration, and vibration rotation constants.
5170 - Optical phenomena in gases.

Key words
Brillouin spectra -- molecular rotation -- organic compounds -- Rayleigh scattering -- Rayleigh Brillouin scattering -- molecular rotational state -- methane gas -- light scattering spectra -- wide pressure range -- translational hydrodynamics