Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Дейрменджан Д. -> "Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами" -> 22

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 .. 16 17 18 19 20 21 < 22 > 23 24 25 26 27 28 .. 97 >> Следующая

Из рис. 15, в видно, что симметрия в направлении вперед — назад и картина поляризации для более мягких сферических частиц почти такие же, как в случае релеевского рассеяния, даже если размер (х—1) не мал по сравнению с длиной волны. Далее, у более твердых сферических частиц в этом случае все-таки имеется некоторая асимметрия в направлении назад, однако фактор эффективности рассеяния для них меньше, чем для более мягких сфер. Эта ситуация противоположна изображенной на рис. 15, а. Наконец, на рис. 15, г заметна четко выраженная асимметрия в направлении вперед в случае более мягких сферических частиц (лг—1,5). Вблизи 0—90°, где ранее поляризация была максимальной, меняется ее знак. Для еще более мягких сферических частиц с т~3,1—l,7i картина углового распределения получается аналогичной, но еще более асимметричной, хотя рассеянное излучение в этом случае составляет м е и ь-ш и й процент от падающего (ср. значения а?, на графике).
Таким образом, графики, представленные на рис. 14 и 15, еще раз (ср. разд. 2.3.4) иллюстрируют тот факт, что для частиц малых, но конечных размеров (в рассматриваемых примерах с диаметрами от 3/о до 72 длины волны) характер углового распределения и поляризации рассеянного излучения довольно чувствителен к их относительному
а в
в в
Рис. 15. Сравнение углового распределения интенсивностей рассеянного излучения /, а(0) для двух малых сферических частиц с различной величиной комплексного показателя преломления т. Относительный размер х увеличивается от 0,4 (а) до 1,5 (г). Расчетные точки (не показаны) соединены плавными кривыми.-----------h(9)>-------ia(0).
5 № 1770
66
Теория рассеяния света
размеру, а также к величине действительной и мнимой частей показателя преломления т.
Рассмотрим угловое распределение интенсивностей света, рассеянного отдельными частицами большого диаметра. Это представляет интерес главным образом при определении положения и величины максимумов и минимумов яркости в околосолнечных венцах, радуге и глории, наблюдаемых в природе. Исследуя эти явления, читатель всегда должен помнить, что рассеяние света чисто монодисперсными средами практически никогда не встречается в атмосфере.
На рис. 16 показана интенсивность рассеянного излучения (i1+i2)/2 в логарифмическом масштабе в зависимости от угла рассеяния
0 (О°^0^15°) и при освещении частицы единичным потоком н е п о-ляризовапного монохро,матического излучения.
а б
Рис. 16. Интенсивность рассеянного света (/j-|-/2)/2 в области околосолнечного ореола и венца в случае неполяризованного падающего излучения. Г еометриче-с к и й размер рассеивающих сферических частиц фиксирован. Вертикальные стрелки внизу графиков показывают положения дифракционных минимумов для непрозрачного диска такого же радиуса, что и рассеивающая частица, а—водяная капля (диэлектрик), радиус х2,0 мкм, б — сферическая частица железа (металл),
радиус ~2,1 мкм.
Слева изображены графики для водяной сферической капли с радиусом 2 мкм, рассеивающей свет в красной и синей областях спектра, а справа — случай металлической сферы (железо) с радиусом 2,1 мкм (для Я=0,668 мкм точное значение х равно 19,8, а не 20). Маркированные точки представляют собой рассчитанные значения, через которые
Глава 2. Рассеяние света отдельными частицами
67
были проведены гладкие кривые. Вертикальные стрелки указывают положения дифракционных минимумов в случае непрозрачного диска такого же относительного диаметра. Эти минимумы можно получить, полагая х sin 0-^3,832; 7,016; 10,173 для минимумов 1-го, 2-го и 3-го порядков соответственно [1, стр. 99, табл. 61. Анализ приведенных графиков показывает следующее.
Оптически тонкий слой таких монодисперсных сферических частиц при освещении солнечным светом будет давать ярко-красный околосолнечный ореол (или венец) с угловым радиусом 6—8°, постепенно переходящий в еще более яркий голубой венец, простирающийся до диска Солнца. Может наблюдаться также более слабый внешний венец голубого цвета с угловым радиусом ~10°. Угловые размеры наиболее часто встречающихся околосолнечных венцов, обусловленных рассеянием света в водяных облаках, меньше, тогда как радиус колец Бишопа (разд. 4.3.1) больше этого значения. Заметим, что если такой околосолнечный венец наблюдать (например, через облако вулканической пыли), то трудно решить, являются ли частицы, вызвавшие это явление, водяными каплями или металлическими сферическими частицами, поскольку абсолютная яркость, положение максимумов и минимумов яркости в венцах, а также вычисленные размеры частиц почти одинаковы в обоих случаях. Однако если предположить, что частицы монодисперсны, то их размер можно весьма точно оценить на основе одной только теории дифракции.
На рис. 17, а показан эффект небольшого изменения показателя преломления т при сохранении постоянным относительного размера сферических частиц (истинные значения радиусов приблизительно равны 5,6 мкм для красной области спектра и 3,6 мкм для синей). Положения минимумов и максимумов первого порядка совпадают, однако отличаются их величины: менее преломляющие сферические частицы (т— 1,33) дают более яркий венец между 5 и 6°. Отсюда следует, что цвет околосолнечных венцов зависит главным образом от относительного размера водяных капель в различных областях спектра, а не от соответствующих изменений преломляющей способности воды.
Предыдущая << 1 .. 16 17 18 19 20 21 < 22 > 23 24 25 26 27 28 .. 97 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed