Транспортная теория интереференционных явлений при многократном рассеянии волн на неупорядоченных системах

• Автор: Рогозкин, Дмитрий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 219 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Когерентное усиление обратного рассеяния волн от неупорядоченных трехмерных и двумерных сред
1.1 Угловой спектр когерентного обратного рассеяния от неупорядоченной системы центров малого радиуса
1.2 Когерентное обратное рассеяние от среды с крупномасштабными неоднородностями
1.3 Усиление обратного рассеяния
импульсного сигнала
1.4 Когерентное обратное рассеяние при сильном внутреннем отражении от границ
2 Когерентное обратное рассеяние волн и частиц в условиях нарушения симметрии относительно обращения времени
2.1 Обратное рассеяние частиц при магнитном и спин-орбитальном взаимодействии в среде
2.2 Интерференционные эффекты при обратном рассеянии
от системы движущихся центров
2.3 Квантовая интерференция при обратном рассеянии заряженных частиц в магнитном поле
3 Флуктуации интенсивности когерентного излучения в неупорядоченной среде с крупными рассеивателями
3.1 Флуктуации в среде с борновскими рассеивателями
3.2 Флуктуации при прохождении волн через среду с сильными дискретными рассеивателями. Транспортное уравнение и его решение
3.3 Спектр и корреляционная функция в среде с поглощающими дискретными неоднородностями
4 Флуктуации интенсивности при диффузии когерентного излучения в неупорядоченных средах

4.1 Корреляции интенсивности в неупорядоченных средах с дискретными неоднородностями. Общие соотношения
4.2 Дальние корреляции в отраженном и прошедшем потоках излучения
4.2.1 Рассеяние на системе рассеивателей малого радиуса
4.2.2 Рассеяние на системе крупномасштабных рассеивателей
4.3 Корреляции интенсивности при многократном рассеянии поляризованного света
4.4 Дальние корреляции в условиях сильного внутреннего отражения от границ среды
4.5 Угловые корреляции интенсивности при отражении от неупорядоченных сред
Заключение
Приложения
Литература

Введение
На рубеже 80~х годов в поведении электронной проводимости металлов был обнаружен ряд неожиданных эффектов, свидетельствующих о существенной роли интерференции при многократном рассеянии в неупорядоченных средах. Наиболее яркими доказательствами интерференции рассеянных электронных волн могут служить явления слабой локализации [1]—[8] и универсальных флуктуаций полной проводимости (кондактанса) малых металлических образцов [9]—[13]. Эти открытия заставили по-новому взглянуть на роль интерференции при многократном рассеянии и стимулировали поиск новых когерентных эффектов при транспорте волн различной природы в средах с беспорядком.
В отличие от электронов, для которых заметную роль могут играть разрушающие интерференцию взаимодействия, условия наблюдения когерентных эффектов для света оказываются более благоприятными. Фазовая когерентность волн при упругом рассеянии в неупорядоченных средах сохраняется на макроскопических расстояниях, а использование таких источников как лазеры создает уникальную возможность исследовать самые тонкие эффекты.
В 1984-1985 годах был экспериментально обнаружен эффект когерентного усиления обратного рассеяния [14]—[16] — проявление слабой локализации волн при отражении от неупорядоченных образцов. С этого момента наблюдается неослабевающий интерес к исследованию различных интерференционных явлений при многократном рассеянии света и микроволнового излучения в случайных средах. Выполнено значительное число экспериментов по когерентному обратному рассеянию от неупорядоченных сред с субмикронными [17]—[24] и более крупными [25],[26] частицами, двумерных систем [27, 28], от жидких кристаллов [29]—[31] и биологических сред [32]. Развита спектроскопия диффузно рассеянных волн [33]—[40], экспериментально изучены корреляции и статистика флуктуаций интенсивности в спеклах, обра-зованнных многократно рассеянным излучением [41]—[51].
Интенсивные экспериментальные исследования стимулировали появление теоретических работ, посвященных анализу интерференцион-

= Хтш(цу), 1| и

Такие же равенства справедливы и для У-функции.
Полученные выше результаты позволяют вычислить угловой спектр обратного рассеяния от неупорядоченных ЗП- и 2П-систем с изотропно рассеивающими центрами при любых углах падения волн на поверхность и произвольном соотношении между упругим сечением и сечением поглощения. Наибольший интерес представляет анализ углового спектра вблизи направления ’’точно-назад”, где из-за интерференции волн происходит усиление обратного рассеяния.
Одной из характеристик многократного рассеяния может служить фактор усиления ту — отношение наблюдаемой для направления ” точно-назад” интенсивности к интенсивности некогерентного рассеяния [21, 57, 58]
ту = 7(-к0,к0)//£(-ко,к0). (1.55)
В условиях Т-инвариантности рассеяния
(—ко, ко) = /г (—к0, ко) + /с(—ко, к0) = 2 /Д—ко, к0) — Л (—ко, ко),
где Jc — интерференционный вклад в интенсивность, — интенсивность однократного рассеяния, и поэтому
Л = 2 - Д(-к0, ко)/фф—к0, ко).
Таким образом, фактор усиления определяется только относительным вкладом однократного рассеяния в некогерентную интенсивность. Согласно (1.48), фактор ту равен
п = 2
Х2(д0, гг|0) - Ут2(д0, гг|0)
Входящие в (1.56) Х-.У-функции при V — 0 встречаются в обычной теории переноса [96]. Для -3П-случая есть подробные таблицы Хг(д,ге|0) и УГ(д, гг|0) [156].
Величина г] зависит от альбедо однократного рассеяния ш, косинуса угла падения до и "оптической” толщины слоя т. Предельное значение ту достигается при гг = 1, т —► со в случае нормального падения до
Г)тах = 1.8817 (ЗП), 7]тах = 1.8442 (2П). (1.57)