 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( декабрь 2007 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
В физике , обратное рассеяние (или обратное рассеяние ) является отражением от волн , частиц, или сигналов обратно в ту сторону , откуда они пришли. Обычно это диффузное отражение из-за рассеяния , в отличие от зеркального отражения, как от зеркала , хотя зеркальное обратное рассеяние может происходить при нормальном падении на поверхность. Обратное рассеяние имеет важные приложения в астрономии , фотографии и медицинской ультрасонографии . Противоположный эффект - это рассеяние вперед , например, когда полупрозрачныйматериал, подобный облаку, рассеивает солнечный свет , давая мягкий свет .
Обратное рассеяние волн в физическом пространстве [ править ]
Обратное рассеяние может происходить в совершенно разных физических ситуациях, когда падающие волны или частицы отклоняются от своего первоначального направления с помощью различных механизмов:
- Диффузное отражение от крупных частиц и рассеяния Ми , вызывая Alpenglow и противосияние , и показывая в метеорадиолокаторе ;
- Неупругие столкновения между электромагнитными волнами и передающей средой ( рассеяние Бриллюэна и комбинационное рассеяние ), важные в волоконной оптике, см. Ниже;
- Упругие столкновения ускоренных ионов с образцом ( обратное резерфордовское рассеяние )
- Брэгговская дифракция на кристаллах, используемая в экспериментах по неупругому рассеянию ( обратное рассеяние нейтронов , спектроскопия обратного рассеяния рентгеновских лучей );
- Комптоновское рассеяние , используемое в рентгеновской визуализации обратного рассеяния .
- Вынужденное обратное рассеяние , наблюдаемое в нелинейной оптике и описываемое классом решений трехволнового уравнения .
Иногда рассеяние бывает более или менее изотропным, то есть падающие частицы случайным образом рассеиваются в различных направлениях без особого предпочтения обратному рассеянию. В этих случаях термин «обратное рассеяние» просто обозначает местоположение детектора, выбранное по некоторым практическим причинам:
- в рентгеновской визуализации обратное рассеяние означает полную противоположность просвечивающей визуализации;
- в неупругой нейтронной или рентгеновской спектроскопии выбрана геометрия обратного рассеяния, поскольку она оптимизирует энергетическое разрешение;
- в астрономии обратно рассеянный свет - это свет, который отражается с фазовым углом менее 90 °.
В других случаях интенсивность рассеяния увеличивается в обратном направлении. Причины могут быть разные:
- В альпеновом свечении преобладает красный свет, потому что синяя часть спектра обеднена рассеянием Рэлея .
- В gegenschein конструктивное вмешательство может играть роль (это требует проверки).
- Когерентное обратное рассеяние наблюдается в случайных средах; для видимого света чаще всего в суспензиях, таких как молоко. Из-за слабой локализации наблюдается усиленное многократное рассеяние в обратном направлении.
- Система координат Back Scattering Alignment (BSA) часто используется в радиолокационных приложениях.
- Система координат Forward Scattering Alignment (FSA) в основном используется в оптических приложениях.
Свойства обратного рассеяния цели зависят от длины волны и могут также зависеть от поляризации. Таким образом, сенсорные системы, использующие несколько длин волн или поляризаций, могут использоваться для вывода дополнительной информации о свойствах цели.
Радар, особенно метеорологический [ править ]
Обратное рассеяние - это принцип, лежащий в основе радиолокационных систем.
В метеорологических радарах обратное рассеяние пропорционально диаметру цели в 6-й степени, умноженному на ее собственные отражающие свойства, при условии, что длина волны больше диаметра частицы ( рэлеевское рассеяние ). Вода почти в 4 раза более светоотражающая, чем лед, но капли намного меньше, чем снежинки или град. Таким образом, обратное рассеяние зависит от сочетания этих двух факторов. Самое сильное обратное рассеяние происходит от града и крупной крупы ( твердый лед ) из-за их размеров, но эффекты , не относящиеся к рэлеевскому ( рассеяние Ми ), могут запутать интерпретацию. Еще одна сильная отдача - тающий снег или мокрый снег., поскольку они сочетают в себе размер и отражательную способность воды. Они часто появляются в гораздо более высоких скоростей в осадках , чем на самом деле происходит в то , что называется brightband . Дождь - это умеренное обратное рассеяние, которое сильнее при больших каплях (например, от грозы ) и намного слабее при небольших каплях (например, из-за тумана или измороси ). Снег имеет довольно слабое обратное рассеяние. Метеорологические радары с двойной поляризацией измеряют обратное рассеяние при горизонтальной и вертикальной поляризациях, чтобы вывести информацию о форме на основе соотношения вертикальных и горизонтальных сигналов.
В волноводах [ править ]
Метод обратного рассеяния также используется в волоконной оптике для обнаружения оптических неисправностей. Свет, распространяющийся по оптоволоконному кабелю, постепенно затухает из-за рэлеевского рассеяния . Таким образом, неисправности обнаруживаются путем отслеживания изменения части света, рассеянного назад по Рэлею. Поскольку обратно рассеянный свет экспоненциально затухает по мере прохождения по оптоволоконному кабелю , характеристика затухания представлена в виде графика в логарифмическом масштабе . Если наклон графика крутой, значит потеря мощности велика. Если наклон пологий, то оптическое волокно имеет удовлетворительные характеристики потерь.
Измерение потерь методом обратного рассеяния позволяет измерять оптоволоконный кабель на одном конце без разрезания оптического волокна, поэтому его можно удобно использовать для строительства и обслуживания оптических волокон.
В фотографии [ править ]
Термин обратное рассеяние в фотографии относится к свету от вспышки или стробоскопа, отражающемуся от частиц в поле зрения объектива, вызывая появление пятен света на фотографии. Это порождает то, что иногда называют артефактами сфер . Обратное рассеяние фотографий может быть вызвано снежинками, дождем, туманом или переносимой по воздуху пылью. Из-за ограничений по размеру современных компактных и сверхкомпактных фотоаппаратов, особенно цифровых фотоаппаратов, расстояние между объективом и встроенной вспышкой уменьшилось, что уменьшило угол отражения света на объектив и увеличило вероятность отражения света. от обычно невидимых частиц. Следовательно, артефакт шара - обычное дело для небольших фотографий с цифровой или пленочной камеры.[1] [2]
См. Также [ править ]
- Прямое рассеяние
- Рассеяние
- Рентгеновское излучение с обратным рассеянием (в приложениях для сканирования безопасности, например, в аэропортах)
- Backscatter (электронная почта)
Ссылки [ править ]
- ^ «Вспышки отражения от плавающих частиц пыли» . Fujifilm.com . Fuji Film. Архивировано из оригинала 27 июля 2005 года . Проверено 19 июня +2017 .
- ↑ Синтия Барон . Судебная экспертиза Adobe Photoshop: сыщики, правда и фауктография . Cengage Learning; 2008. ISBN 1-59863-643-X . п. 310–.
