Когерентное обратное рассеяние

В физике когерентное обратное рассеяние наблюдается, когда когерентное излучение (например, лазерный луч) распространяется через среду, имеющую большое количество центров рассеяния (например, молоко или густое облако) размером, сравнимым с длиной волны излучения.

Распространение двух лучей в случайной среде. Поскольку одно можно получить из другого путем обращения времени, они когерентно интерферируют, когда угол θ обращается в ноль.

Волны многократно рассеиваются при прохождении через среду. Даже для некогерентного излучения рассеяние обычно достигает локального максимума в направлении обратного рассеяния . Однако для когерентного излучения пик в два раза выше.

Когерентное обратное рассеяние очень трудно обнаружить и измерить по двум причинам. Первое достаточно очевидно: измерить прямое обратное рассеяние без блокировки луча сложно, но существуют методы решения этой проблемы. Во-вторых, пик обычно чрезвычайно острый в обратном направлении, поэтому очень высокий уровень углового разрешения для того, чтобы детектор увидел пик без усреднения его интенсивности по окружающим углам, где интенсивность может претерпевать большие падения, необходим . Под углами, отличными от направления обратного рассеяния, интенсивность света подвержена многочисленным по существу случайным колебаниям, называемым спеклами .

Это одно из наиболее устойчивых интерференционных явлений, которое выдерживает многократное рассеяние, и оно рассматривается как аспект квантовомеханического явления , известного как слабая локализация (Аккерманс и др., 1986). При слабой локализации интерференция прямого и обратного путей приводит к чистому уменьшению переноса света в прямом направлении. Это явление типично для любой когерентной волны, многократно рассеянной. Обычно его обсуждают для световых волн, для которых оно похоже на явление слабой локализации электронов в неупорядоченных полупроводниках и часто рассматривается как предшественник андерсоновской (или сильной) локализации света. Слабую локализацию света можно обнаружить, поскольку она проявляется в усилении интенсивности света в направлении обратного рассеяния. Это существенное усиление называется конусом когерентного обратного рассеяния.

Когерентное обратное рассеяние возникает в результате интерференции прямых и обратных путей в направлении обратного рассеяния. Когда многократно рассеивающая среда освещается лазерным лучом, интенсивность рассеяния возникает в результате интерференции между амплитудами, связанными с различными путями рассеяния; для неупорядоченной среды интерференционные члены размываются при усреднении по многим конфигурациям образца, за исключением узкого диапазона углов вокруг точного обратного рассеяния, где средняя интенсивность увеличивается. Это явление является результатом сложения множества синусоидальных двухволновых интерференционных картин. Конус представляет собой Фурье-преобразование пространственного распределения интенсивности рассеянного света на поверхности образца при освещении последнего точечным источником. Усиленное обратное рассеяние основано на конструктивной интерференции между обратными путями. Можно провести аналогию с интерференционным экспериментом Юнга, в котором на месте «входного» и «выходного» рассеивателей располагались две дифрагирующие щели.

См. также

• Выравнивание обратного рассеяния (BSA), система координат, наиболее часто используемая в радарах.
• Выравнивание прямого рассеяния (FSA), система координат, в основном используемая в оптике.
• Всплеск оппозиции — астрономическое явление, вызванное эффектом когерентного обратного рассеяния.

Ссылки

• Аккерманс Э.; ЧП Вольф; Р. Мейнард (1986). «Когерентное обратное рассеяние света неупорядоченными средами: анализ формы пиковой линии». Письма о физических отзывах . 56 (14): 1471–1474. Бибкод : 1986PhRvL..56.1471A . doi : 10.1103/PhysRevLett.56.1471 . ПМИД   10032680 .