РАССЕ́ЯНИЕ ВОЛН
-
Рубрика: Физика
-
Скопировать библиографическую ссылку:
РАССЕ́ЯНИЕ ВОЛН, возмущения волновых полей, вызываемые неоднородностями среды и находящимися в этой среде рассеивающими объектами. Различают три осн. вида рассеяния.
1. Р. в. на одиночных объектах в однородной среде. Это могут быть одиночные частицы (электроны, атомы, молекулы) в вакууме. Др. тип таких объектов – макроскопич. тела, отличающиеся от окружающей среды показателем преломления и импедансом, плазменные сгустки, газовые пузырьки в жидкости и др. Фактически в этих случаях Р. в. отличается от дифракции волн только терминологически.
2. В случае множественных объектов или регулярных непрерывно распределённых возмущений среды особое значение имеют коллективные эффекты, обусловленные суперпозицией полей рассеяния и их взаимным перераспределением (многократным рассеянием). Так формируются диаграммы рассеяния на периодич. решётках, многослойных структурах. В нелинейных средах такие периодич. структуры образуются как отклики среды на интенсивные поля накачки или на разл. суперпозиции пóля в случае многоволновых комбинаций. Это относится к явлениям вынужденного Р. в. (см., напр., Мандельштама – Бриллюэна рассеяние).
3. Р. в. на стохастических (случайно распределённых) возмущениях среды или границах раздела сред. Если облако дискретных хаотически расположенных рассеивателей достаточно разрежено или флуктуации параметров сплошной среды достаточно слабые, то при расчёте рассеянных полей можно использовать приближение однократного рассеяния, т. е. первое приближение метода возмущений (см. Борновское приближение, Возмущений теория). Это приближение справедливо, когда ослабление падающей волны из-за перехода части её энергии в рассеянное поле незначительно. В этом случае диаграмма рассеяния плоской волны от всей области совпадает с индикатрисой рассеяния отд. частицы или повторяет угловой спектр неоднородностей сплошной среды. При наличии движения рассеивателей частотный спектр рассеяния первоначально монохроматич. волны изменяется: ср. скорость движения рассеивателей определяет сдвиг максимума спектра, а дисперсия её флуктуаций – уширение спектра в соответствии с Доплера эффектом.
При большой концентрации рассеивателей или значит. протяжённости хаотич. среды происходит многократное Р. в. В этом случае падающая волна сильно затухает из-за рассеяния даже в отсутствие истинной диссипации, а угловой и частотный спектры рассеянного излучения изменяются по мере проникновения в глубь рассеивающей среды. При анализе Р. в. используются теория переноса излучения, имеющая дело с интенсивностями и не учитывающая интерференцию рассеянных волн, и теория многократного рассеяния, основанная на решении волнового уравнения.