Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Математика - оптимизация мозга и развитие творческого мышления
Инновационная статья по образованию, мышлению, принятия нужных и оптимальных решений
«Почему некоторые люди думают иначе? Почем люди думают лучше? Почему люди думают быстрее? Почему у некоторых людей творческие идеи ярче и интереснее, и как они придумывают ЭТО ВСЕ!» Далее...

Решение математических задач

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 параметров3026-60.jpg (а - радиус частицы, k - волновое число) и комплексного показателя преломления 3026-61.jpg- вещественный показатель преломления, к - показатель поглощения). Вторичные волны наз. парциальными волнами M и. Полная интенсивность рассеянного света определяется суммой бесконечного числа парциальных волн. При 3026-62.jpg существен только первый член ряда, т. е. электрич. диполь, и M. т. приводит к ф-ле Рэлея (см. Рассеяние света ).Если 3026-63.jpg но 3026-64.jpg не мало, то при3026-65.jpg (т - целое число) сечение рассеяния резко возрастает до3026-66.jpg (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 волны3026-67.jpgДля больших частиц 3026-68.jpg число учитываемых парциальных волн 3026-69.jpg

Суммы, входящие в ф-лы для рассеянных полей, являются комплексными выражениями, к-рые в данном направлении3026-70.jpgобладают 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 3026-71.jpg . 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 частиц3026-72.jpgпоказатель ослабления света3026-73.jpg т. е. он не зависит от3026-74.jpgи равен удвоенному поперечнику сферич. частицы3026-75.jpg. Это объясняется тем, что половина ослабления происходит за счёт рассеяния и поглощения внутри частицы, а другая, тоже3026-76.jpg вызвана дифракцией (рассеянием) света на контуре частицы [1, 2, 3].

Форма индикатрисы рассеяния света 3026-77.jpg на сфере (3026-78.jpg- угол рассеяния) также зависит от3026-79.jpgДля рэлеевских частиц3026-80.jpg, индикатриса имеет симметричную форму. G ростом ka индикатриса приобретает многолепестковую форму, вытягиваясь вперёд. При3026-81.jpgвокруг частицы образуется дифракц. конус, угол раствора к-рого3026-82.jpgВ 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 углах3026-83.jpgона оказывается отрицательной (т. е. плоскость преимущественной поляризации совпадает с плоскостью рассеяния), затем резко возрастает, максимальна при 3026-84.jpgи далее, при 3026-85.jpg 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