Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
В [279-281, 334-343] представлены различные алгоритмы расчёта коэффициентов рассеяния многослойного шара с произвольным числом слоёв, которые позволяют в широком диапазоне моделировать характеристики светорассеяния неоднородных сферических частиц.
В [183, 344] в рамках РГД- и АД-аппроксимаций рассмотрено светорассеяние хаотично ориентированных сферических частиц (диапазон размеров р = 0.03-1200, т = 1.05), имеющих следующие особенности структуры: радиальные дыры и выступы. Полученные результаты показывают, что только крупные особенности внутренней структуры вносят значительный вклад в общее рассеяние. В области р = 0.1 — 45 они уменьшают общее светорассеяние пропорционально их общей массе и увеличивают рассеяние для р > 45.
Для неоднородной сферы с произвольным законом радиального распределения показателя преломления решение получено в работах [282, 345-347]. В [282] на основе модифицированной теории Ми для радиально неоднородных непоглощающих сфер получены точные аналитические решения для трёх профилей радиальной неоднородности показателя преломления; для двух других профилей в предположении слабой неоднородности получены приближённые решения. Показано, что моделирование радиально неоднородных частиц однородными и двухслойными сферами возможно лишь в области малых р. В работе [345] указаны профили показателя преломления, для которых радиальные решения выражаются через известные функции и т. д.
В работах [283, 284, 348, 349] рассмотрены светорассеивающие характеристики сферической частицы с однородным ядром и внешним слоем, в котором задан профиль неоднородности показателя преломления, так называемой «просветлённой» сферической частицы (ПС).
В [283] показано, что оптические характеристики такой «просветлённой» частицы и однородной частицы того же радиуса существенно отличаются. В частности, имеет место существенное уменьшение интенсивности рассеяния назад и степени линейной поляризации «просветлённой» частицы при относительных показателях преломления ядра и дифракционных параметрах, превосходящих 1.02 и 15 соответственно. В [284] рассмотрены интегральные характеристики светорассеяния «просветлённой», двухслойной и однородной сферической частицы. Показано, что существуют области сильного и слабого влияния ядра и оболочки на рассеяние света, границы которых существенно зависят от конкретных сочетаний показателей преломления ядра и оболочки и относительного размера ядра. В [348] найдены функции рассеяния для «просветлённой» сферической частицы.
Всесторонние исследования светорассеивающих характеристик частиц с внутренней неоднородностью различных типов, сопоставление закономерностей рассеяния света однородными, неоднородными и системами таких частиц, выяснение областей и условий максимальной чувствительности характеристик рассеяния к изменению оптических свойств и внутренней структуры частиц в рамках как точных теорий, так и приближённых можно найти в [5, 234, 242].
В [5] в рамках аппроксимаций Релея, РГД, АД и ГО рассмотрены характеристики светорассеяния оптически мягкими радиально-симметричными слоистыми частицами (шар и эллипсоид вращения). В рамках указанных аппроксимаций приведены аналитические выражения для Кр0с, Косл, Кпогл таких частиц. Приведены примеры практических приложений полученных аналитических выводов.
Так, в [234] рассмотрены характеристики рассеяния сфероидальных частиц и однородных, двухслойных, трёхслойных шаров — моделей частиц биологического происхождения. На основе использования строгой теории и аппроксимации РГД и АД оценено влияние внутренней структуры частиц взвеси и дисперсности взвеси на интегральные характеристики рассеяния (факторы эффективности рассеяния, ослабления, поглощения). Исследованы основные закономерности поведения дифференциальной индикатрисы и степени поляризации излучения, рассеянного малыми оптически мягкими частицами (с использованием модели двухслойного и трёхслойного шара). В частности показано, что наиболее информативной областью к изменению как внутреннего содержания, так и структуры клетки является задняя полусфера углов рассеяния (0 = 110-160°). Рассмотрено влияние формы биочастиц на интегральные и дифференциальные оптические характеристики. Показана возможность моделирования биологических частиц сложной структуры однородными шарами с усреднённым по объёму показателем преломления.
В [242] основное внимание уделено рассмотрению оптических свойств атмосферного аэрозоля, существенным компонентом которого являются неоднородные и анизотропные частицы, при этом полученные
результаты и выводы применимы к широкому кругу других дисперсных сред. В качестве моделей аэрозольной частицы рассматривалась двухслойная сфера и сферическая частица с плавной радиальной неоднородностью оптических свойства. С использованием этих моделей получены интегральные и дифференциальные характеристики светорассеяния как одиночными частицами, так и системами частиц, проведено сопоставление с характеристиками однородных частиц. Установлены области слабого и сильного влияния внутренней неоднородности исследуемых частиц на интегральные и угловые характеристики рассеяния света. Рассмотрены характеристики рассеяния слабонеоднородных и слабоанизотропных частиц. Приведены примеры практического применения рассеяния света неоднородными и анизотропными частицам (оценка толщины слоя адсорбированных веществ на поверхности светорассеивающих частиц; дисперсионные светофильтры с использованием двухслойных частиц и т.д.).
