Распространение и рассеяние волн в случайно неоднородных средах. Том 1 - Исимару А.
Скачать (прямая ссылка):
гл. 14. Там же рассматривается связь теории переноса с теорией
многократного рассеяния Тверского.
В гл. 15 рассматривается задача о флуктуациях волн и рас-
пространении импульсного излучения в облаке случайных рассеивателей,
которая важна с точки зрения проблем связи и дистанционного
зондирования. Однако ввиду математических трудностей в этом
направлении было получено очень мало результатов. В данной главе
делается попытка ввести читателя в круг основных понятий,
описывающих флуктуации волн и распространение импульсного
излучения в облаке случайных рассеивателей, включая влияние
рассеивателей на полосу когерентности, форму импульса и разрешение
изображений.
Термин "сплошная случайная среда" обозначает среду, показатель
преломления которой меняется случайно и непрерывно во времени и в
пространстве. Примерами могут служить тропосферная и ионосферная
турбулентность, атмосферы планет, солнечная корона, турбулентность
жидкости, турбулентные следы и факелы самолетов и ракет,
турбулентность чистого воздуха и биологические среды. Если в данной
точке случайной среды флуктуации ее свойств ниже определенного
уровня, то флуктуации волны малы. В этом случае обычно говорят о
"слабый флуктуациях". Если же флуктуации свойств среды велики, то
этот случай относится к так называемым "сильным флуктуациям". Для
слабых флуктуаций возможен ряд упрощений и приближений. Этому
случаю посвящены гл. 16-19.
В гл. 16 рассматривается рассеяние монохроматических волн и
импульсов на объеме сплошной случайной среды. Здесь учитывается
влияние движения среды и вводятся такие характеристики, как
двухчастотные корреляционные функции, полоса ко
Введение
15
герентности и время когерентности, которые приобретают все большее
значение в теории связи.
Гл. 17 посвящена задаче распространения волн в случайной среде в
пределах прямой видимости. Эта задача находит применение при анализе
распространения СВЧ и оптических волн в атмосфере. Изложение этих
вопросов ведется на основе спектрального представления
флуктуационных характеристик волн и показателя преломления среды.
Вводятся понятия спектральной и пространственной фильтрующих
функций; учитывается влияние изменения свойств случайной среды вдоль
пути распространения.
В гл. 18 рассматривается распространение сферической волны и
волнового пучка. Понятие сферической волны используется в
большинстве задач распространения СВЧ-излучения. Понятие волнового
пучка необходимо при анализе распространения в случайных средах волн
оптического и миллиметрового диапазона. В гл. 19 обсуждаются
временные флуктуации и спектры волны, распространяющейся в
случайной среде с меняющимися во времени свойствами. Эти
характеристики находят применение в дистанционном зондировании
атмосфер планет и солнечной короны, а также полезны при
дистанционном определении скорости ветра.
Гл. 20 посвящена сложной проблеме сильных флуктуаций.
Интенсивные исследования в этом направлении проводятся в США,
СССР,'Японии, Нидерландах и других странах. В данной главе
предпринята попытка дать введение в теорию сильных флуктуаций и
общий обзор этой теории. Подробно рассматриваются взаимная функция
когерентности в случайной среде, временные частотные спектры и
двухчастотные корреляционные функции. Затрагиваются также вопросы
флуктуаций интенсивности, теория тонкого экрана, модуляционная
передаточная функция случайной среды и адаптивная оптика.
В гл. 21 дается введение в теорию рассеяния волн на шероховатых
поверхностях. Обсуждаются два основных подхода - метод малых
возмущений и метод Кирхгофа, а также кратко перечисляются последние
достижения в области рассеяния волн на поверхности океана. Для
указанных двух приближений вводится понятие сечения рассеяния
единичной площадки шероховатой поверхности. Рассматриваются
когерентная и некогерентная (диффузная) составляющие интенсивности и
их временные частотные спектры с учетом движения шероховатой
поверхности.
В последние годы заметно возрос интерес к дистанционному
зондированию таких метеорологических параметров, как скорость ветра и
интенсивность турбулентности методами, осно- ранными на
распространении и рассеянии волн. Недавно было
Глава 1
предложено несколько новых методов дистанционного зондирования. Гл.
22 посвящена описанию современного состояния исследований в этой
интересной и важной области. Рассматриваются три общих метода
решения обратных задач: метод регуляризации, метод статистического
обращения и метод обращения Бакуса - Гильберта.
В приложениях дана сводка полезных формул для спектральных
представлений случайных функций. Включены также краткие сведения о
параметрах турбулентности и о флуктуациях показателя преломления.
Рассеяние и распространение волн
в разреженных облаках дискретных
рассеивателей. Приближение
однократного рассеяния
Глава 2
Рассеяние и поглощение волны отдельной
частицей
Основной интерес для нас представляют характеристики про-
