Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Дейрменджан Д. -> "Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами" -> 21

Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами - Дейрменджан Д.

Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами — М.: Мир, 1971. — 301 c.
Скачать (прямая ссылка): rasseyanieelektromagnitnogoizlucheniya1971.djvu
Предыдущая << 1 .. 15 16 17 18 19 20 < 21 > 22 23 24 25 26 27 .. 97 >> Следующая

Sy(x, 0) • гх:! ^ 1 — ycos0j,
S, (х, 0) ¦-гх:! ^cos 0—
Оно не вполне подходит в данном случае: значения амплитуд S, и S3 на рис. 12 лежат далеко от мнимой оси. Кроме того, они не пропорциональны Xs и, как видно из приведенных выше выражений, отношение |S1(180C)| /15^О0)! не равно 3. Это подтверждает наличие переходной области между «мягкими» и полностью отражающими сферическими частицами, о которой упоминал ван де Хюлст [1, стр. 1581, и еще раз иллюстрирует неприменимость идеальных моделей (т — оо) для описания рассеяния реальными частицадш.
В заключение этого раздела приведем кривые для амплитуд S, и S2 в случае сферических водяных капель большого размера (х^=4), освещаемых сантиметровым излучением (А,~1 см, рис. 13). Их можно сравнить с ранее опубликованными кривыми для более прозрачных сферических частиц |26; 27, рис. 6а—6с]. На рис. 13 хорошо заметна обычная асимметрия рассеяния в направлении вперед: значение IS^O )| превышает [<S1(180"')| почти в 10 раз. Обращает на себя внимание необычная форма выступа, или петли, на кривой S2(0) вблизи 0 -90°. Этуосо-
*) В работе [27] были исправлены некоторые ошибки, имеющиеся в графиках статьи [26].
62
Теория рассеяния света
бенпость трудно объяснить при помощи геометрической и физической оптики. Например, амплитуды отраженного излучения (30) трудно выразить в комплексной форме 132, стр. 294); кроме того, они имеют неопределенное значение вблизи направлений падающих лучей [1, стр. 2231, где необходимо учитывать еще мало исследованные эффекты огибающей поверхностной волны и «всплесков» при соответствующих
Ke{S,j2(0)}
Рис. 13. Комплексные амплитуды рассеяния St(0) (сплошная кривая) и S2(0) (пунктирная) для отдельной непрозрачной сферической частицы умеренного размера. Расчетные точки соединены плавными кривыми (т— 5,1553—2,8341 i, х=4,0).
углах рассеяния 0 11, стр. 365 и далееЬ Можно удовлетвориться тем, что вблизи этих критических углов численные результаты, основанные на использовании формул Ми, приводят к непрерывным значениям для амплитуд рассеяния и S2.
2.3.5. ПАРАМЕТРЫ БЕЗРАЗМЕРНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ *'i (6) И i, (0)
Рассмотрим теперь некоторые примеры параметров интенсивности ii (.х, т, 0) и i2 (х, т, 0), которые связаны с дифференциальным коэффициентом рассеяния (3) и определяются следующим образом:
ix(x, т,
i„(x, т, 0) =-k2A2Al = S2S*2.
Эти параметры часто приводятся в виде таблиц, для того чтобы показать зависимость интенсивности и линейной поляризации (если она имеется), обусловленных рассеянием типа Ми, от оптических характеристик среды. В действительности, когда частица освещается единич-
Глава 2. Рассеяние света отдельными частицами
63
ным потоком неполяризованного излучения, интенсивность рассеянного излучения в единичном телесном угле в произвольном направлении равна (i\~\ г2)/2?2. При наличии только линейной поляризации, как, например, в случае релеевского рассеяния, степень поляризации р равна (ii—i2)/(«i“! *2)- Эти определения и обозначения взяты такими же, как у Лоуана [231 и ван де Хюлста [1, стр. 1291. Заметим далее, что параметры интенсивности (39) прямо пропорциональны количеству рассеянной энергии независимо от величины энергии, поглощаемой частицей, когда показатель преломления т имеет мнимую часть.
Рис. 14. Примеры безразмерных интенсивностей ц 2 (0) для диэлектрической и поглощающей сферических частиц одинакового малого размера (х= 1). Показано, что поглощающая частица может рассеивать по всем направлениям в два раза больше
энергии, чем прозрачная.
*2(9) •
В случае очень маленьких диэлектрических и непоглощающих частиц картина рассеяния приближается к релеевской: полная интенсивность ti+i» почти симметрична по отношению к плоскости, проходящей через центр частицы и перпендикулярной к направлению падающего излучения, а г2(90°)г»0. По мере того как размер частиц увеличивается и х-+1, наблюдается умеренная асимметрия в направлении вперед, хотя, как показано на двух нижних кривых рис. 14 (т^ 1,315), максимум положительной поляризации остается вблизи 0^90°. Когда рассматривается сильно поглощающая сфера того же размера, количество энергии, рассеянное ею во всех направлениях, удваивается, даже если оно составляет только 0,164 от падающего потока излучения,
64
Теория рассеяния света
а остальная доля поглощается (верхние кривые на рис. 14). Асимметрия картины рассеяния в направлении вперед также несколько увеличивается. Яркость оптически очень тонкого слоя, образованного из таких поглощающих частиц, в любом направлении относительно параллельного пучка падающего излучения должна быть приблизительно в 2 раза больше яркости такого же слоя, но образованного из прозрачных частиц (см. табл. 6 в разд. 3.5 для физических параметров и длины волны излучения, соответствующих указанным показателям преломления т).
В случае «твердых» частиц, для которых действительная и мнимая части показателя преломления велики, как, например, в случае освещения водяных сферических капель излучением СВЧ-диапазона, характер рассеяния иной. На рис. 15 проводится сравнение углового распределения интенсивностей рассеянного излучения для различных сферических частиц малого размера соответственно при т.—5,8—3i (более мягкие частицы) н 8,6—l,7f (более твердые частицы). Из рис. 15,а (х—0,4) видно, что более мягкие частицы ведут себя подобно релеевским рассеивателям, тогда как более твердые приводят к значительной асимметрии в направлении назад, причем величина i (180е) почти в 3 раза больше I (0°). На рис. 15, б видна асимметрия в направлении назад для обоих видов частиц, когда размер частиц удваивается, общая интенсивность увеличивается почти в 50 раз, а альбедо однократного рассеяния a\—KvaJ(Kvac I~К„0ГЛ) возрастает в 5 раз. Кроме того, в случае более твердых сферических частиц максимальная степень поляризации вблизи 0—90е выше для более крупных сфер. Таким образом, наблюдается обратная картина но отношению к случаю непоглощающих сферических частиц.
Предыдущая << 1 .. 15 16 17 18 19 20 < 21 > 22 23 24 25 26 27 .. 97 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed