Spójne rozpraszanie wsteczne
W fizyce spójne rozpraszanie wsteczne obserwuje się, gdy spójne promieniowanie (takie jak wiązka laserowa ) rozchodzi się przez ośrodek, który ma dużą liczbę centrów rozpraszania (takich jak mleko lub gęsta chmura) o wielkości porównywalnej z długością fali promieniowania.
Fale są wielokrotnie rozpraszane podczas podróży przez ośrodek. Nawet w przypadku promieniowania niespójnego rozpraszanie zwykle osiąga lokalne maksimum w kierunku rozpraszania wstecznego . Jednak dla promieniowania spójnego pik jest dwa razy wyższy.
Spójne rozpraszanie wsteczne jest bardzo trudne do wykrycia i zmierzenia z dwóch powodów. Pierwsza jest dość oczywista, że trudno jest zmierzyć bezpośrednie rozproszenie wsteczne bez blokowania wiązki, ale istnieją metody przezwyciężenia tego problemu. Po drugie, pik jest zwykle bardzo ostry wokół kierunku do tyłu, tak że potrzebny jest bardzo wysoki poziom rozdzielczości kątowej , aby detektor mógł zobaczyć pik bez uśredniania jego intensywności na otaczających kątach, gdzie intensywność może ulegać dużym spadkom. Pod kątami innymi niż kierunek rozpraszania wstecznego intensywność światła podlega licznym zasadniczo przypadkowym fluktuacjom zwanym plamkami .
Jest to jedno z najsilniejszych zjawisk interferencyjnych , które przetrwa wielokrotne rozpraszanie i jest uważane za aspekt zjawiska mechaniki kwantowej znanego jako słaba lokalizacja (Akkermans i in. 1986). W słabej lokalizacji interferencja ścieżek bezpośrednich i zwrotnych prowadzi do redukcji netto transportu światła w kierunku do przodu. Zjawisko to jest typowe dla każdej spójnej fali, która jest wielokrotnie rozproszona. Jest zwykle omawiany dla fal świetlnych, dla których jest podobny do zjawiska słabej lokalizacji elektronów w nieuporządkowanych półprzewodnikach i często postrzegany jako prekursor Andersona (lub silnej ) lokalizacji światła. Można wykryć słabą lokalizację światła, ponieważ objawia się to zwiększeniem natężenia światła w kierunku wstecznego rozpraszania. To znaczne wzmocnienie nazywane jest stożkiem spójnego rozpraszania wstecznego.
Spójne rozpraszanie wsteczne ma swoje źródło w interferencji między ścieżkami prostymi i odwrotnymi w kierunku rozpraszania wstecznego. Gdy ośrodek wielokrotnie rozpraszający jest oświetlany wiązką laserową, intensywność rozproszenia wynika z interferencji między amplitudami związanymi z różnymi ścieżkami rozpraszania; w przypadku ośrodka nieuporządkowanego warunki interferencji są wypłukiwane po uśrednieniu w wielu konfiguracjach próbek, z wyjątkiem wąskiego zakresu kątowego wokół dokładnego rozpraszania wstecznego, w którym średnia intensywność jest zwiększona. Zjawisko to jest wynikiem wielu sinusoidalnych dwufalowych wzorców interferencji, które się sumują. Stożek jest transformatą Fouriera rozkładu przestrzennego natężenia światła rozproszonego na powierzchni próbki, gdy ta ostatnia jest oświetlona przez punktowe źródło. Ulepszone rozpraszanie wsteczne opiera się na konstruktywnej interferencji między ścieżkami zwrotnymi. Można zrobić analogię z eksperymentem interferencyjnym Younga, w którym dwie szczeliny dyfrakcyjne byłyby umieszczone w miejscu rozpraszaczy „wejściowych” i „wyjściowych”.
Zobacz też
- Wyrównanie rozpraszania wstecznego (BSA), układ współrzędnych najczęściej używany w radarach
- Forward Scattering Alignment (FSA), układ współrzędnych używany głównie w optyce
- Wzrost opozycji Zjawisko astronomiczne spowodowane spójnym efektem rozproszenia wstecznego
- Akkermans, E.; PE Wilk; R. Maynarda (1986). „Spójne rozpraszanie wsteczne światła przez nieuporządkowane media: analiza kształtu linii szczytowej”. Fizyczne listy przeglądowe . 56 (14): 1471-1474. Bibcode : 1986PhRvL..56.1471A . doi : 10.1103/PhysRevLett.56.1471 . PMID 10032680 .