Обратное рассеяние

В физике . обратное рассеяние (или , частиц или сигналов обратное рассеяние) является отражением волн обратно в направлении , из которого они пришли Обычно это диффузное отражение из -за рассеяния , в отличие от зеркального отражения , как из зеркала , хотя зеркальное обратное рассеяние может происходить при нормальной частоте с поверхностью. Обработка имеет важные применения в астрономии , фотографии и медицинской ультрасонографии . Противоположным эффектом является прямое рассеяние , например, когда полупрозрачный материал, подобный облаку, рассеивает солнечный свет , придающий мягкий свет .

Обратное рассеяние волн в физическом пространстве

Обратное рассеяние может происходить в совершенно разных физических ситуациях, где входящие волны или частицы отклоняются от их первоначального направления различными механизмами:

Диффузное отражение от больших частиц и рассеяния Mie , вызывая Alpenglow и Gegenschein , и появляется в погодном радаре ;
Неэластичные столкновения между электромагнитными волнами и передающей средой ( рассеяние Бриллуина и рассеяние комбинационного рассеяния ), важные для оптоволоконной оптики, см. Ниже;
Эластичные столкновения между ускоренными ионами и образцом ( Резерфорд Бэк -рассеяние )
Брэггская дифракция из кристаллов, используемых в экспериментах неэластичного рассеяния ( нейтронный обратный рассеяние , рентгеновская спектроскопия обратного рассеяния );
Комптоновое рассеяние , используемое при рентгеновской визуализации обратного рассеяния.
Стимулировал обратное рассеяние , наблюдается в нелинейной оптике , и описано классом решений для трехволнового уравнения .

Иногда рассеяние более или менее изотропно, то есть входящие частицы рассеяны случайным образом в разных направлениях, без особого предпочтения обратного рассеяния. В этих случаях термин «обратное рассеяние» просто обозначает местоположение детектора, выбранное по некоторым практическим причинам:

При рентгеновской визуализации обратное рассеяние означает как противоположность визуализации трансмиссии;
В неэластичной нейтронной или рентгеновской спектроскопии выбирается геометрия обратного рассеяния, потому что она оптимизирует разрешение энергии;
В астрономии обратный рассеянный свет - это то, что отражается с фазовым углом менее 90 °.

В других случаях интенсивность рассеяния повышается в обратном направлении. Это может иметь разные причины:

В Alpenglow красный свет преобладает, потому что синяя часть спектра истощается рассеянием Рэлея .
В Гегеншейне конструктивное помехи могут играть роль. ^{[ Проверка необходима ]}
Когерентное обратное рассеяние наблюдается в случайных средах; Для видимого света наиболее обычно в подвесках, таких как молоко. Из -за слабой локализации усиление множественного рассеяния наблюдается в обратном направлении.
- Система координат выравнивания спины (BSA) часто используется в радарных приложениях
- Система координат выравнивания прямого рассеяния (FSA) в основном используется в оптических приложениях

Свойства обратного рассеяния цели зависят от длины волны и также могут зависеть от поляризации. Таким образом, системы датчиков с использованием нескольких длин волн или поляризаций могут использоваться для вывода дополнительной информации о свойствах целевых.

Радар, особенно погодный радар

Обработка является принципом радиолокационных систем. В погодном радаре обратное рассеяние пропорционально 6 -й мощности диаметра цели, умноженной на его неотъемлемые отражающие свойства, при условии, что длина волны больше диаметра частиц ( рассеяние Rayleigh ). Вода почти в 4 раза больше отражает, чем лед, но капли намного меньше, чем снежные хлопья или камни града. Таким образом, обратное рассеяние зависит от сочетания этих двух факторов. Самое сильное обратное рассеяние происходит от града и большого граупеля ( твердого льда не-разея ( Discatater ) из-за их размеров, но эффекты ) могут запутать интерпретацию. Еще одно сильное возвращение от таяния снега или влажного снега , так как они сочетают в себе размер и отражательную способность воды. Они часто проявляют гораздо более высокие показатели осадков , чем на самом деле, что это называется яркой полосой . Дождь - это умеренное обратное рассеяние, более сильное с большими каплями (например, от грозы ) и намного слабее с небольшими капельками (такими как туман или моросящий ). Снег имеет довольно слабое обратное рассеяние. Двойные поляризационные погодные радары измеряют обратное рассеяние на горизонтальных и вертикальных поляризациях, чтобы вывести информацию о форме из отношения вертикальных и горизонтальных сигналов.

В волноводах

Метод обратного рассеяния также используется в оптоволоконных приложениях для обнаружения оптических неисправностей. Свет, распространяющийся через волоконно-оптический кабель, постепенно ослабляется из-за рассеяния Рэлея . Таким образом, неисправности обнаруживаются путем мониторинга изменения части обратного рассеянного света Рэлея. Поскольку обратный рассеянный свет ослабляет экспоненциально , когда он путешествует вдоль оптического волоконного кабеля , характеристика ослабления представлена на логарифмического масштаба графике . Если наклон графа крутой, то потеря мощности высока. Если наклон мягкий, то оптическое волокно имеет удовлетворительную потерю.

Измерение потерь с помощью метода обратного рассеяния позволяет измерять волоконно-оптический кабель на одном конце без разрезания оптического волокна, поэтому он может быть удобно использовать для построения и обслуживания оптических волокон.

В фотографии

Термин «обратное рассеяние в фотографии» относится к свету от вспышки , или стробоскопа или видео, отражающие обратно от частиц в поле зрения объектива, что приводит к появлению пятен света. Это порождает то, что иногда называют артефактами ORB . Фотографическое обратное рассеяние может возникнуть в результате снежинок, дождя или тумана или воздушной пыли. Из-за ограничений размера современных компактных и ультракомпактных камер, особенно цифровых камер, расстояние между линзой и встроенной вспышкой уменьшилось, тем самым уменьшив угол отражения света до линзы и увеличивая вероятность отражения света Обычно невидимые частицы. Следовательно, артефакт ORB является обычным явлением с небольшими фотографиями цифровой или пленочной камеры. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Смотрите также

Backscatter (электронная почта)
Рентгеновский экран (рентгеновские излучения (например, в аэропортах) в аэропортах)
Вперед рассеяние
Рассеяние
Дифракция электронного обратного рассеяния

Ссылки

^ «Отражения вспышки от плавающих частиц пыли» . Fujifilm.com . Fuji Film. Архивировано из оригинала 27 июля 2005 года . Получено 19 июня 2017 года .
^ Синтия Барон . Adobe Photoshop Forensics: Sleaths, истины и искусственные . Cengage Learning; 2008 ISBN 1-59863-643-X . п. 310–.

[Fuji-1] «Отражения вспышки от плавающих частиц пыли» . Fujifilm.com . Fuji Film. Архивировано из оригинала 27 июля 2005 года . Получено 19 июня 2017 года .

[Baron2008-2] Синтия Барон . Adobe Photoshop Forensics: Sleaths, истины и искусственные . Cengage Learning; 2008 ISBN 1-59863-643-X . п. 310–.

[ 1 ]

[ 2 ]