Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Теория Р. в. имеет важное прикладное значение. Напр., ещё Дж. Рэлей (J. Rayleigh) в развитой им теории рассеяния света на тепловых флуктуациях їіоказа-теля преломления воздуха установил, что интенсивность рассеянных волн растёт пропорционально 4-й степени частоты. Это позволило ему объяснить голубой цвет неба. Дисперсией света и рассеянием на водяных капельках воздуха после дождя объясняется явление радуги. Рассеяние радиоволн на шероховатых поверхностях привлекается для определения параметров неровностей морской поверхности, поверхности Луны и плаиет и т. д. Р. в. и связанные с ним флуктуации параметров волн широко используются для создания дистанц. методов измерения характеристик турбулентных потоков, атмосферной турбулентности, лабораторной и ионосферной плазмы. Изменение направления волн при рассеянии в тропосфере н ионосфере используется для создания систем заго-ризоитнон радиосвязи на УКВ (см. Загорцзонтное распространение радиоволн).
Лит.: Басс Ф. Г., Фукс И. М., Рассеяние волн ва статистически неровной поверхности, М.» 1972; Электродинамика плазмы, М., 1974; Введение в статистическую радиофизику, ч. 2— Рытов С. М., Кравцов Ю. А., Татарский В. И., Случайные поля, М., 1978; К л я ц к и в В. И.. Стохастические уравнения и волны в случайно-неоднородных средах. М., 1980; Исимару А., Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах, пер. с англ., т. 1—2, М., 1981; А х м а н о в С. А., Дьяков ГО. E., Чир-
кин А. С., Введение в статистическую радиофизику и оптику, M.,' 1981. В. В. Ґамойкин, В. Г. Гавриленко,
РАССЕЯНИЕ ВОЛН НА СЛУЧАЙНОЙ ПОВЕРХНОСТИ — рассеяние воли на статистически неровной границе раздела двух сред. Р. в. иа с. п. оказывает существ. влияние на характер распространения радиоволн в естеств. условиях: рассеяние иа неровностях рельефа земной поверхности, взволнованной поверхности моря, инж. границе ионосферы приводит к флуктуациям параметров радиосигналов. При передаче сигналов по волноводным или квазиоптич. линиям передачи шероховатость поверхности является причиной появления паразитных мод, иснаження передаваемых сигналов и их дополнит, затухання. При работе радиолокац. и раднометрич. систем Р. в. иа с. п., с одной стороны, является источником пассивных помех, маскирующих полезный сигнал, а с другой — содержит полезную информацию о параметрах рассеивающей поверхности, являясь физ. основой методов дистаиц. зондирования окружающей среды, иапр. для определения по раднолокац. (радиометрич.) данным параметров морского волнения, состояния ледового и снежного покрова, степени расчленённости рельефа и т. д. В задачах гидро- и сейсмоакустнки аналогичную роль играет рассеяние звука иа поверхности и дне океана, на др. границах раздела сред с различающимися физ. параметрами. В оптике Р. в. иа с. п. приводит к нарушению законов зеркального отражения и преломления, является причиной искажений изображения в реальных оптич. системах н диффузного рассеяния света разл. матовыми поверхностями. В физике твёрдого тела рассеяние разл. квазичастиц, трактуемых как волны, иа естеств. шероховатой поверхности образца приводит к уменьшению времени их жизни, затуханию собств. состояний (иапр., магн. поверхностных уровнен), влияет иа характер сиии-эффеита и др. кииети^. явлений (электро- и теплопроводность тонких плёнок, расширение линий резонансных переходов между разл. квантовыми состояниями и т. д.).
РАССЕЯНИЕ
Отклонения неровной поверхности S (рис.) от ср. плоскости г = 0 описываются случайной ф-цией г = = Kr), где г = (х, у), усреднение по ансамблю реализаций этой ф-дии обозначается Скалярное вол-
новое поле U(R, t), R = (г, г) (либо любая компонента векторного) в результате Р. в, нас. п. также становятся случайным и может быть представлено в виде суммы среднего (когерентного) поля (U) и флуктуаци-онного (иекогереитиого) поля и. Для описания Р. в. на с. п. в качестве первичного поля достаточно, в силу принципа суперпозиции, рассмотреть плоскую монохроматич. волиу Ui = exp[i(kR — ш*)] с волновым вектором к и частотой со, падающую из верх, полупространства под углом 0О иа границу раздела двух сред. Ниже описываются только отражённые волны, рассеянные в верх, полупространство. Для решения задачи о Р. в. на с. п. используют след, приближённые методы.
Метод малых возмущений (MMB) применяют для достаточно низких н пологих неровностей:
Р=(2ко cos 0о)2<? і , у =((v|)8)=o2/2Z3<l.
Здесь P — параметр Рэлея, Oa = (|2> — дисперсия высот неровностей, I — их радиус корреляции, у* — дисперсия наклонов. При скользящем распространении (0О —> л/2) вместо P следует требовать малости параметра Фейиберга: Arcra/? < 1.
Рассеянное волновое поле U представляют в виде ряда U = U0 -j- U1 -f- Ua + где U0 — отражённое (преломлённое) поле иа плоской границе (| — 0), а ип — -W I1” — малые поправки к U0. Если ограничиться только первыми двумя слагаемыми в ряде MMВ, то ср. поле (U) совпадает с иевозмущёниым CZ0, а флуктуац. поле и — с однократно рассеянным полем U1 (бориовское приближение).
Рассеивающие свойства неровной поверхности характеризуют уд. эфф. поверхностью рассеяния о(а, Р), к-рая определяется каи умноженное и а 4л отношение ср. потока энергии флуктуац. поля и, рассеянного с единицы площади S0 в единичный телесный угол в направлении р, к плотности потока энергии в падающей волне, распространяющейся в направлении a = k/fe:
