ми теория

МИ ТЕОРИЯ - теория рассеяния (дифракции) плоской эл--магн. волны на однородной сфере произвольного размера. Подробно разработана Г. Ми (G. Mie) в 1908.

Плоскую эл--магн. волну, облучающую сферу, можно представить как суперпозицию сферич. волн, выходящих из центра сферы. Каждая из этих элементарных волн поляризует сферу и возбуждает в ней вторичную волну, к-рая излучается сферой. Эти вторичные волны и образуют рассеянный свет. Амплитуда, фаза и поляризация вторичной волны являются сложными ф-циями двух параметров (а - радиус частицы, k - волновое число) и комплексного показателя преломления - вещественный показатель преломления, к - показатель поглощения). Вторичные волны наз. парциальными волнами M и. Полная интенсивность рассеянного света определяется суммой бесконечного числа парциальных волн. При существен только первый член ряда, т. е. электрич. диполь, и M. т. приводит к ф-ле Рэлея (см. Рассеяние света ).Если но не мало, то при (т - целое число) сечение рассеяния резко возрастает до (резонансы Ми). При увеличении размеров частицы интенсивность последующих парциальных эл--магн. волн возрастает, а интенсивности волн с меньшими номерами осциллируют, причём амплитуда осцилляции убывает с ростом номера волныДля больших частиц число учитываемых парциальных волн

Суммы, входящие в ф-лы для рассеянных полей, являются комплексными выражениями, к-рые в данном направленииобладают разл. фазами. Это означает, что рассеянный свет эллиптически поляризован (падающий - линейно), причём эта поляризация в разных направлениях различна. Первая электрич. парциальная волна поляризована линейно. Линейная поляризация будет в общем случае в направлениях . Этот важный вывод из M. т. многократно проверялся и подтверждался в опытах с коллоидными растворами.

Полный коэф. рассеяния частицы в M. т. также представляется суммой коэф. для отдельных парциальных волн. Для больших частицпоказатель ослабления света т. е. он не зависит оти равен удвоенному поперечнику сферич. частицы. Это объясняется тем, что половина ослабления происходит за счёт рассеяния и поглощения внутри частицы, а другая, тоже вызвана дифракцией (рассеянием) света на контуре частицы [1, 2, 3].

Форма индикатрисы рассеяния света на сфере (- угол рассеяния) также зависит отДля рэлеевских частиц, индикатриса имеет симметричную форму. G ростом ka индикатриса приобретает многолепестковую форму, вытягиваясь вперёд. Привокруг частицы образуется дифракц. конус, угол раствора к-рогоВ дифрагиров. пучке наблюдается система постоянно убывающих тёмных и светлых колец, т. н. венцы. Обычно в реальной дисперсной системе вместо венцов в области малых углов происходит постепенное уменьшение интенсивности рассеяния. Это распределение интенсивности можно "обернуть", т. е. восстановить по нему ф-цию распределения частиц по размерам. Основанный на этой идее метод малых углов [4] используется в разнообразных технол. и геофиз. задачах.

С ростом ka изменяется также характер поляризации рассеянного света. Рэлеевская (линейная) поляризация, сильно осциллируя, постепенно приближается к поляризации, соответствующей геом. оптике. При углахона оказывается отрицательной (т. е. плоскость преимущественной поляризации совпадает с плоскостью рассеяния), затем резко возрастает, максимальна при и далее, при стремится к нулю.

M. т. обобщена и на неоднородные сферы, на эллипсоиды вращения и трёхмерные эллипсоиды, на системы частиц случайной формы и ориентации. Точного решения задач дифракции на таких частицах нет, но разработано много приближённых методов расчёта [1-5]. M. т. служит основой изучения рассеяния света всех диапазонов, а также радиоволн; используется в оптике дисперсных сред, геофизике, радиофизике.

Лит.: 1) Шифрин К. С., Рассеяние света в мутной среде, M.- Л., 1951; 2) Хюлст Г., Рассеяние света малыми частицами, пер. с англ., M., 1961; 3) Кеrкеr M., The scattering of light and other electromagnetic radiation, N. Y.- L., 1969;

4) Шифрин К. С., Введение в оптику океана, Л., 1983;

5) Борен К., Хафмен Д., Поглощение и рассеяние света малыми частицами, пер. с англ., M., 1986.

К. С. Шифрин.

   <<      Предметный указатель      >>