Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Исимару А. -> "Распространение и рассеяние волн в случайно неоднородных средах. Том 1" -> 9

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 .. 3 4 5 6 7 8 < 9 > 10 11 12 13 14 15 .. 92 >> Следующая

хождения и рассеяния волны при наличии облака случайно
распределенных частиц. Анализ этой задачи мы проведем в два этапа.
Сначала рассмотрим отдельную чартицу и изучим ее характеристики
рассеяния и поглощения. На втором этапе мы учтем вклады большого
числа частиц и выведем общие соотношения для волны,
распространяющейся в облаке случайно распределенных частиц. В
данной главе описывается первый из этих этапов - анализ характеристик
отдельной частицы. Этот вопрос исчерпывающе освещен в ряде книг1),
поэтому здесь приводится лишь краткая сводка основных результатов.
2.1. Сечение рассеяния и амплитуда рассеяния
При освещении частицы волной часть падающей мощности
рассеивается, а часть поглощается. Эти два явления - рассеяние и
поглощение - удобнее всего описывать, предположив, что частица
освещается плоской падающей волной.
•) Подробный анализ дан в работах [87, 162] (см. также [86, 127]). В работе [42]
приведены таблицы характеристик рассеяния частиц в атмосфере и 'распределение
частиц по размерам. Проводящие тела и акустически твердые и мягкие объекты описаны
в работе [22]. См. также работу [128], где приведено много примеров сечений рассеяния,
и обзор по рассеянию света в химии [90]. Более полная теория рассеяния изложена в
работах [55, 94,


18
Глава 2
Рассмотрим линейно-поляризованную плоскую электромаг> нитную
волну, распространяющуюся в среде с диэлектрической проницаемостью
ео и магнитной проницаемостью щь электрическое поле такой волны
имеет вид
Ег (г) = е,- exp (iki • г). (2.1)
Здесь амплитуда поля | Е, | выбрана равной 1 В/м, А =ю VVoeo = = 2л/к
- волновое число, % - длина волны в среде, 1 - единичный вектор в
направлении распространения, а е,- единичный вектор, задающий
направление поляризации.
Частица

Рис. 2.1. Плоская волна Е; (г) падает на диэлектрический рассеиватель; рассеянная
волна Es (г) наблюдается на расстоянии R в направлении 0.
Эта волна падает на частицу (рис. 2.1) с диэлектрической
проницаемостью
ет ^ = ет W + Ь" (г)' (2-2)
которая, вообще говоря, является комплексной и зависит от координат,
так как частица может обладать поглощением и быть неоднородной. Поле
на расстоянии R, отсчитываемом от некоторой точки внутри частицы в
направлении единичного вектора 0, равно сумме поля падающей волны Е;
и поля рассеянной на частице волны Es. На расстояниях R < D2/% (D -
характерный размер частицы, например ее диаметр) вследствие
интерференции волн от различных точек частицы амплитуда и фаза поля
Es меняются сложным образом. В этом случае говорят, что точка
наблюдения г находится в ближней зоне частицы. При R>D2/%
рассеянное поле Es ведет себя как сферическая волна и может быть
представлено в виде
~ " JkR
Es(r) = f(0, |)i_-, R>D2A, (2.3)
где амплитуда рассеяния f(0, i) описывает амплитуду, фазу и
поляризацию рассеянной волны в дальней зоне в направлении


Рассеяние и поглощение волны отдельной частицей
19
О при условии, что на частицу падает плоская волна, распро-
страняющаяся в направлении i. Следует отметить, что даже в случае
линейной поляризации падающей волны рассеянная волна, вообще
говоря, имеет эллиптическую поляризацию.
Рассмотрим плотность потока мощности Ss рассеянной в направлении
0 волны на расстоянии R от частицы при падении на нее волны с
плотностью потока мощности S,-. Дифференциальное сечение рассеяния
частицы определяется следующим образом:
od (б, i) = lim [(#^/5,)] = | f (б, i) p = (ot/4n) p (6, i), (2.4)
где Si и Ss - амплитуды векторов плотности потока мощности падающей
и рассеянной волн:
а г|о = (цо/е0),/г - характеристический импеданс среды. Видно, что Оа
имеет размерность Площади, деленной на телесный угол. Сечение
рассеяния ad имеет следующий физический смысл. Предположим, что в
пределах телесного угла 1 стерадиан вблизи направления б плотность
потока мощности рассеянной волны постоянна и равна значению для
направления б. Тогда поперечное сечение частицы, от которой
рассеивается такая мощность, равно ад; отсюда ясно, что ад меняется в
зависимости от б. Безразмерная величина р(б, i) в (2.4) называется
фазовой функцией и широко используется в теории переноса лучистой
энергии1). Величина а< - это полное сечение, которое определено ниже
[формула (2.9)].
В радиолокационных приложениях часто используются би-
статвдческое радиолокационное сечение рассеяния оы и сечение
обратного рассеяния оь. Они связаны с od соотношениями
Величину оь называют также радиолокационным сечением рассеяния.
Физический смысл Оы можно выяснить аналогично тому, как это сделано
для ад Предположим, что в пределах полного телесного угла 4л
плотность потока мощности постоянна й равна значению плотности для
направления б. Тогда поперечное сечение площадки, от которой
рассеивается такая мощность, равно значению ад для направления б
умноженному на 4л.
R->°°

вы (б, 0 = 4ncrd (б, i), оь = 4яад (- Г, Г). (2.6)
*) Фазовая функция описывает рассеянную мощность и не имеет ника: кого
Предыдущая << 1 .. 3 4 5 6 7 8 < 9 > 10 11 12 13 14 15 .. 92 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed