Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рассеяние света в средах. Практически всегда наблюдается Р. с. объектами с большим числом атомных частиц. Картина рассеяния создаётси в результате интерференции излучений вторичных воли отдельными атомными частицами. Из-за большого нх числа образуется мелкомасштабное пространственное распределение интенсивности рассеянного света. Практически эта тонкая структура рассеяния никогда не регистрируетси, а усредняется, т. к. апертура регистрирующих устройств намного превосходит масштабы структуры. Поэтому Р. с. в средах описывается статистич. методами в форме усреднения по реализациям расположений рассеивающих атомных частиц.
В протяжённых и оптически плотных средах, кроме интерференции, существен др. коллективный эффект —
взаимное облучение частиц рассеянным излучением, называемое многократным Р. с. В гипотетической идеально однородной безграничной среде происходит полное интерференц. гашение излучения, рассеянного во всех направлениях всеми элементами среды, за исключением направления распространения падающей волиы. Вместе с последней рассеянное излучение образует результирующее, распространяющееся как падающее со скоростью <с, определяемой показателем преломления среды. Эти утверждения, называемые теоремой Эвальда — Озеена, справедливы для однородных сред при произвольной многократности Р. с. В ограниченной однородной среде Р. с., включая многократное, проявляется в виде граничных отражения света R преломления света и описывается соответствующими законами Снелл я и Френели.
Для неоднородной среды понятие многократного Р. с. связывается с взаимным облучением частей среды, вызванным только её неоднородностью. Часто в качестве характеристики кратности Р. с. в среде без поглощения принимают оптическую толщину. Явления. Р. с. в оптически толстых средах иаиб. сложные для описания.
Принято разделять случаи Р. с. макроскопич. н мик-роскопнч. неоднородностями. С первыми связывают Р. с. в разл. дисперсных средах и на шероховатых поверхностях; ко вторым относят Р. с. в макроскопически однородных средах, неоднородность к-рых вызвана флуктуациями.
Рассеяние света макроскопич. неоднородностями — обычно многократное рассеяние в дисперсных средах. В оптически тонких дисперсных средах характер Р. с. определяется усреднёнными индивидуальными свойствами отд. частиц: размерами, формами, отличием их показателей преломлений от показателя преломления окружающей среды и т. д. Р. с. в оптически толстых дисперсных средах описываются ур-ниями переноса плотности некогерентного излучения (см. Перенос излучения), для решения к-рых разработаны спец. численные методы.
Особый случай Р. с. макроскопич. неоднородностями представляет рассеяние шероховатыми поверхностями, масштаб рельефа поверхности к-рых сравним с X (Cm. Рассеяние волн на случайной поверхности). Угл. спектр рассеянного излучения состоит из зеркально отражённой и диффузной составляющих. Угл. распределение диффузной составляющей излучения определяется пространственным спектром рельефа поверхности, видимого под углом падения. Прн скользящих углах падения угл. спектр рассеяния сужается, что проявляется в характерном блеске поверхности, рассматриваемой под малыми углами. При многократном Р. с. на шероховатой поверхности диффузная составляющая становится почти изотропной, а зеркальная — исчезает. В этом случае поверхность выглядит матовой.
Молекулярное рассеяние света — рассеяние в макроскопически однородных средах на микроскопич. неоднородностях — спонтакно появляющихся и исчезающих флуктуациях термодинамич. параметров среды: плотности, темп-ры и т. п. Прн этом оптич. неоднородность изотропной среды определяется неоднородностью диэлектрич. проницаемости e(r, t), в к-рой есть регулярная составляющая е и стохастическая I (г, t) — є(г, t)—є, связанная с флуктуациями термодинамич. параметров среды. Т. к. даже в оптически изотропной среде, в к-рой "ё — скалярная величина, возможны флуктуации анизотропии, то e(r, t) — величина тензорнаи.
Р. с. на диэлектрич. неоднородностях в оптически тонких средах определяется пространственно-временным спектром корреляторов (Цгг, ti)?(rSf t2) ), в к-ром усреднение (...) проводится по всему ансамблю реализаций состояний среды. В однородной по пространству н во времени среде этот коррелятор зависит только от \гг — P1] н от Jfa — fjj и характеризуется
величиной неоднородности (I2)1 её протяжённостью Ic и временем жизни тс. значениями, при к-рых коррелятор становится пренебрежимо малым, когда |г2—г,| > Ic и |t2 — tj\ > тс. Величина Ic определяет размер когерентно рассеивающей области или мин. расстояние между точками, фазы вторичных волн из к-рых можно считать статистически независимыми. Аналогичный смысл для временной области имеет характеристика тс. Пространственная и временная зависимости коррелятора определяют соответственно спектральные угловые и частотные характеристики Р. с.
Метод описания Р. с. в средах в терминах флуктуаций диэлектрич. проницаемости правильный только условно. • Некорректность его связана с тем, что диэлектрич. проницаемость — это усреднённая характеристика среды, и о её пространственно-временных вариациях можно говорить определённо лишь когда их масштабы велики по сравнению с Ic п тс. Однако в большинстве случаев при описании Р. с. это соотношение выполняется. Корректный метод описания Р. с. в среде основывается на понятии микроскопич. поляризуемости и кинотич. ур-инях.
