La dispersión de Mandelstam-Brillouin es la dispersión de la radiación óptica por medios condensados (sólidos y líquidos) como resultado de su interacción con las vibraciones elásticas naturales de estos medios. Se acompaña de un cambio en el conjunto de frecuencias (longitudes de onda) que caracterizan la radiación, su composición espectral. Por ejemplo, la dispersión de luz monocromática de Mandelstam-Brillouin conduce a la aparición de seis componentes de frecuencia de luz dispersa, en líquidos: tres (uno de ellos tiene una frecuencia sin cambios). El efecto lleva el nombre del físico soviético Leonid Mandelstam y el físico franco-estadounidense Léon Brillouin .
La interacción relativamente fuerte entre las partículas de los medios condensados (las une en una red espacial ordenada) conduce al hecho de que estas partículas no pueden moverse de forma independiente: cualquiera de sus excitaciones se propaga en el medio en forma de onda. Sin embargo, a cualquier temperatura distinta del cero absoluto , las partículas están en movimiento térmico. Como resultado, ondas elásticas de varias frecuencias se propagan en todas las direcciones posibles en el medio ( hipersonido ). La superposición de tales ondas entre sí provoca la aparición de los llamados. fluctuaciones en la densidad del medio (pequeñas desviaciones locales de la densidad de su valor promedio), sobre el cual se dispersa la luz . La dispersión de Mandelstam-Brillouin muestra que las ondas de luz interactúan directamente con las ondas elásticas , que normalmente no se observan por separado.
L. I. Mandelstam partió del concepto de ondas estacionarias (condensaciones y rarefacciones de densidad que modulan una onda de luz) y predijo teóricamente la dispersión de Mandelstam-Brillouin (su artículo, escrito en 1918, se publicó recién en 1926). L. Brillouin (1922) obtuvo de forma independiente los mismos resultados cuando consideró la dispersión de la luz por ondas elásticas que viajaban unas hacia otras en un medio. En su aproximación al fenómeno, la causa física del “splitting” de las líneas monocromáticas es el efecto Doppler .
Los primeros intentos de observar la dispersión de Mandelstam-Brillouin, realizados por L. I. Mandelstam y G. S. Landsberg (1930), solo permitieron observar el ensanchamiento de las líneas de dispersión Raman . Los primeros experimentos exitosos y estudios detallados fueron realizados por E. F. Gross . En particular, descubrió (1938) que la dispersión de Mandelstam-Brillouin divide una línea monocromática en seis componentes (esto se debe al hecho de que la velocidad del sonido v es diferente para diferentes direcciones, como resultado de lo cual, en el caso general, hay tres en él, una longitudinal y dos transversales, ondas de sonido de la misma frecuencia, cada una de las cuales se propaga con su propia velocidad v ). También estudió la dispersión de Mandelstam-Brillouin en líquidos y sólidos amorfos ( 1930-1932 ) , en la que, junto a dos componentes "desplazadas", también se observa una componente "no desplazada" de la frecuencia inicial f . La explicación teórica de este fenómeno pertenece a L. D. Landau y G. Plachek (1934), quienes demostraron que, además de las fluctuaciones de densidad, es necesario tener en cuenta las fluctuaciones de temperatura del medio.
La creación de láseres no solo mejoró las posibilidades de observar la dispersión de Mandelstam-Brillouin, sino que también condujo al descubrimiento de la llamada dispersión de Mandelstam-Brillouin estimulada (SMBS), que se distingue por una mayor intensidad y muchas características cualitativas. Las investigaciones de la dispersión de Mandelstam-Brillouin en combinación con otros métodos permiten obtener información valiosa sobre las propiedades de los medios de dispersión. SMBS se utiliza para generar potentes ondas hipersónicas en una serie de aplicaciones técnicas. También se utiliza en la reflectometroscopia de Brillouin para localizar y medir la cantidad de tensión en las secciones de una fibra óptica.