Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Исимару А. -> "Распространение и рассеяние волн в случайно неоднородных средах. Том 1" -> 46

Распространение и рассеяние волн в случайно неоднородных средах. Том 1 - Исимару А.

Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно неоднородных средах. Том 1 — М.: Мир, 1981. — 285 c.
Скачать (прямая ссылка): rasprostranenieirasseyanievoln1981.pdf
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 92 >> Следующая

частиц. В этой главе мы исследуем распространение волн через
случайную среду в пределах прямой видимости. Задача распространения
в пределах прямой видимости представляет особый практический
интерес. Например, характеристики миллиметрового и оптического
каналов связи через земную атмосферу часто подвержены влиянию
дождя, тумана и снега, а наличие различных частиц и рассеивателей
оказывает влияние на распространение оптических и акустических волн в
воде.
Задачи рассеяния и распространения в пределах прямой видимости
удобно рассматривать отдельно, так как поведение волн в этих двух
случаях носит совершенно различный характер. В задаче рассеяния волна
является почти полностью некогерентной, причем в отсутствие среды
рассеянная волна вообще отсутствует. В задаче распространения в
пределах прямой видимости исследуемая волна содержит как
когерентную, так и некогерент- ную составляющие, причем в отсутствие
среды она переходит в падающую волну.
Прежде чем перейти к детальному анализу характеристик волн,
полезно дать приближенное описание поведения волны в задаче
распространения в пределах прямой видимости. Рассмотрим пример
нормального падения плоской волны на полубес- конечную среду,
содержащую случайные частицы (рис. 6.1). Как уже говорилось в разд.
4.4, интенсивность когерентной составляющей поля /с есть квадрат
амплитуды когерентного поля <и>, интенсивность некогерентной
составляющей /,¦ представляет собой средний квадрат амплитуды
некогерентного поля иа полная интенсивность It есть сумма /с и /р.
/< = </) = <1"12) = /с + /ц
/с = | <ы) р, Ii - (\uff), u = {u) + uh
Интенсивность когерентной составляющей 1С уменьшается из-за
рассеяния и поглощения, поэтому она должна убывать (разд. 4.2) с
ростом коэффициента затухания, равного произведению плотности р и
полного сечения at = as + oa:
1в - ехр (- рщг).
(6.2)


Распространение через разреженное облако частиц 135
Интенсивность излучения, рассеянного в стороны, представляет собой
некогерентную интенсивность /,. Однако это излучение с интенсивностью
/,• в свою очередь тоже рассеивается во всех направлениях. Поэтому
сумма интенсивностей /с и U должна за-
х
О о 0 о . о О
Z


Амплитуда
z = О


Рис. 6.1. Схематическое изображение когерентной интенсивности 1С, некогерентной
интенсивности /,• и полной интенсивности It в случае плоской волны, падающей на
полупространство (г > 0), заполненное частицами. Показаны также схематически
амплитуды поля в зависимости от х на различных расстояниях г.
висеть в основном от сечения поглощения частиц, и ее можно
приближенно записать в виде
It ** ехр (- pcraz). (6.3)
Следовательно, интенсивность когерентной составляющей дается
выражением
It ~ ехр (- pcraz) - ехр (•- patz) ехр (- patz) (ехр (p<rsz) - 1). (6.4)
Эти соотношения иллюстрируются графиками на рис. 6.1. Заметим, что,
пока оптический путь у = рatz намного меньше еди*


136
Глава 6
ницы, преобладает когерентная составляющая поля (2 = 2i). При
значениях у, близких к единице, когерентная интенсивность /с и
некогерентная интенсивность /, сравнимы по величине (2 = 22), а при у 1
1С практически обращается в нуль, н полная интенсивность I* содержит
только некогерентную составляющую (2 = 23). Для иллюстрации этого на
рис. 6.1 показано поведение флуктуаций амплитуды. Следует заметить,
что формулы (6.2) - (6.4) не учитывают эффектов обратного рассеяния,
размеров частиц, характеристик приемника и т. д. и поэтому являются
приближенными. Тем не менее они дают представление о некоторых
общих характеристиках поля в задаче распространения в пределах
прямой видимости.
В этой главе мы исследуем поведение поля в области слабых
флуктуаций. Это та область, где поле в основном когерентно, так что
амплитуда некогерентиой составляющей поля намного меньше
амплитуды когерентной составляющей. В случае плоской волны,
показанном на рис. 6.1, это соответствует малому по сравнению с
единицей оптическому пути y = patz (2 = 21). На рис. 6.1 видно также,
что если рассеяние намного меньше поглощения (т. е. альбедо os/ot < 1),
то некогерентное поле мало по сравнению с когерентным даже при
оптическом пути порядка или больше единицы. Поэтому данный случай
также может быть отнесен к области слабых флуктуаций. Другой часто
встречающийся на практике случай слабых флуктуаций имеет место,
когда прием излучения осуществляется в узком конусе. В этом случае
количество рассеянной энергии, попадающей в приемник, мало по
сравнению с энергией когерентного поля и, следовательно, принимаемое
поле в основном когерентно. Примером такой ситуации является
прохождение СВЧ-излу- чения через дождь, когда при большом
оптическом пути флуктуации могут быть слабыми из-за узости
диаграммы направленности приемной антенны.
В этой главе мы рассмотрим как монохроматические, так и
импульсные волны. Анализ будет проведен с использованием первого
приближения теории многократного рассеяния, обсуждавшегося в гл. 4, и
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 92 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed