Сечение рассеяния акустическое

Заметим, что, как следует из формулы (16.57), рассеяние под углом 0 = 90° отсутствует. Кроме того, из формулы (16.58) следует, что первое слагаемое в ней при 0 = 180° (обратное рассеяние) обращается в нуль, поэтому флуктуации скорости E ks) не влияют на обратное рассеяние. Для рассеяния волн радио- и оптического диапазонов типичное значение Сп в атмосфере меняется в пределах 10 —10 м . Для рассеяния акустических волн типичное значение Сп может быть от 10- до 10- м- . Следовательно, сечение рассеяния акустических волн на несколько порядков превышает сечение рассеяния волн радио- и оптического диапазонов. Благодаря такому большому различию акустическое рассеяние оказывается более чувствительным с точки зрения обнаружения атмосферной турбулентности. Однако из-за столь сильного рассеяния акустические волны испытывают большое затухание на коротких трассах и не могут проникать далеко в атмосферу. [c.97]

Сечение рассеяния единицы объема в акустическом случае [c.96]

В отличие от сечения рассеяния для электромагнитных волн 0(6, i), приведенного в (16.15), сечение рассеяния единицы объема случайной среды в акустическом случае (см. [91, 337] более строгая теория дана в работе [374]) определяется выражением [c.96]

Подробный анализ дан в работах [87, 162] (см. также [86, 127]). В работе [42] приведены таблицы характеристик рассеяния частиц в атмосфере и распределение частиц по размерам. Проводящие тела и акустически твердые и мягкие объекты описаны в работе [22]. См. также работу [128], где приведено много примеров сечений рассеяния, и обзор по рассеянию света в химии [90]. Более полная теория рассеяния изложена в работах [55, 94, [c.17]

В поле акустической волны воздушный пузырек начинает пульсировать и его радиус осциллирует около среднего значения с частотой падающей волны. На некоторой частоте эти осцилляции становятся резонансными и амплитуда осцилляций достигает максимума. Мощность, рассеиваемая таким пульсирующим пузырьком, довольно значительна, а сечение рассеяния [c.70]

Если размер воздушного пузырька много меньше длины волны в воде, рассеяние акустической волны на нем почти изотропно. В этом случае сечение рассеяния Оз воздушного пузырька приближенно равно [102, 109, 135, 150] [c.71]

УЗ-вые волны затухают значительно быстрее, чем волны более низкочастотного диапазона, т. к. коэфф. классического поглощения звука (на единицу расстояния) пропорционален квадрату частоты. В низкочастотной области коэфф. релаксационного поглощения также растёт пропорционально квадрату частоты, однако при повышении частоты этот рост замедляется и коэфф. поглощения стремится к постоянной величине. Область, где наблюдается такое изменение хода коэфф. поглощения, наз. релаксационной, а средняя её частота — частотой релаксации. Величина, обратная частоте релаксации,— время релаксации — характеризует процесс перераспределения энергии внутри вещества. Помимо характерного хода коэфф. поглощения УЗ, в релаксационной области наблюдается рост скорости звука с частотой — дисперсия, обусловленная физич. процессами в веществе и отличающаяся от дисперсии скорости звука, характерной для любых частот и связанной с геометрич. условиями распространения волны. Дисперсия УЗ в релаксационных областях обычно не превышает нескольких процентов. В многоатомных газах релаксация связана с обменом энергии между поступательными и внутренними степенями свободы, и характерные частоты лежат в среднем и даже низкочастотном диапазонах. В жидкостях к основным релаксационным процессам относятся, напр., внутримолекулярные превращения, структурная и химич. релаксации соответствующие частоты лежат чаще всего в области частот 10 —10 Гц. В твёрдых телах имеются релаксационные процессы различной природы, обусловленные, напр., взаимодействием ультразвука с электронами проводимости, со спиновой системой (см. Спин-фононное взаимодействие), С колебаниями кристаллической решётки. Влияние этих процессов проявляется в частотной зависимости поглощения УЗ. Резонансные явления типа акустического парамагнитного резонанса (область частот 10 —11 Гц) и акустического ядерного магнитного резонанса (10 —10 Гц) дают соответствующие пики поглощения. Резонансный характер может иметь также и дислокационное поглощение в кристаллах. Все эти особенности поглощения УЗ в твёрдых телах обусловлены взаимодействием УЗ-вых и гиперзвуковых волн с внутренними возбуждениями в твёрдых телах. Возникновение же такого взаимодействия связано с тем, что средние и высокие УЗ-вые частоты становятся сравнимы с характерными частотами процессов в веществе на молекулярном и атомном уровне, а длины волн сравнимы с параметрами внутренней структуры вещества. Последнее обстоятельство объясняет также увеличение рассеяния упругих волн на УЗ-вых частотах, наблюдаемое в микронеоднородных средах, в поликристаллич. телах сечение рассеяния на неоднородностях возрастает, если их размеры становятся порядка длины волны.. Связь характера распространения УЗ и, в частности, его высокочастотной области — гиперзвука — со структурой вещества и элементарными возбуждениями в нём является одной из важнейших особенностей УЗ-вых волн. Она позволяет судить о строении вещества на основании измерений скорости и погло- [c.11]

По отношению к длинноволновым акустическим, фононам примесный атом представляет собой точечный дефект решетки. Характерная особенность рассеяния на таких дефектах состоит в его упругости (частота фонона не меняется), причем сечение рассеяния быстро падает с уменьшением частоты или, что то же, волнового вектора — как [c.361]

Погрешность в граничном условии. Для примера вычислим погрешность, возникающую при попытке применить разложение по расходящимся волнам для тела, не удовлетворяющего гипотезе Рэлея. Рассмотрим двумерную задачу о дифракции плоской волны pi = ро У-X ехр (ikx) = Ро ехр (ikr os 9) ] на брусе прямоугольного сечения с акустически мягкой поверхностью. Для простоты будем считать, что волна падает нормально на одну из граней (рис. 2.3, в) Возьмем набор расходящихся волн (кг) os,(n9) и запишем рассеянную волну в виде [c.55]

Уравнение (6.3.6) описывает процесс распространения акустических и энтропийных волн на участке канала цилиндрической формы без учета их рассеяния из-за вязкости, теплопроводности и диффузии. Тракт с переменной площадью сечения разбивается на ряд участков, каждый из которых считается цилиндрическим, и так как при выводе уравнения (6.3.6) было сделано предположение, что газ невязкий, то в случае необходимости потери на трение моделируются местными сосредоточенными сопротивлениями на границах участков. [c.236]

Тонкая структура линии рэлеевского рассеяния содержит дискретные линии, обусловленные рассеянием на тепловых волнах (рассеяние Мандельштама-Бриллюэна), расположенные симметрично относительно несмещенной компоненты. Рассеяние с изменением частоты связано с тем, что диэлектрическая восприимчивость х (э. также диэлектрическая проницаемость в = 1 + х) изменяется во времени вследствие тепловых акустических волн в веществе, характерная частота этих изменений равна г/д = и/2а, где и и а — скорость звука и постоянная решетки. Модуляция свойств среды приводит к появлению суммарной и разностной частот рассеянного света г/ г/д. Рассеяние с появлением спектральных компонент, смещенных по частоте относительно исходного излучения, является параметрическим процессом. Вероятность появления одного рассеянного фотона при облучении одной частицы (молекулы или атома) пропорциональна плотности потока квантов в пучке падающего света, но коэффициент пропорциональности (сечение рассеяния а) составляет по порядку величины всего лишь 10 ° см /ср. Отсюда получаем, что отношение интенсивности рассеянного света к интенсивности падающего /о составляет /5 / /о = = Аттапк, где п 10 см — концентрация атомов, к — толщина слоя. При прохождении светом расстояния 1 см в однородном прозрачном твердом теле рассеивается в полный телесный угол (4тг стерадиан) примерно 1з/1о 10 падающей интенсивности. [c.50]

Первый этап обсуждается в гл. 2. Она начинается с определения амплитуды рассеяния и сечений рассеяния и поглощения. Кратко описаны рэлеевское рассеяние, приближение Рэлея — Дебая (борновское), приближение ВКБ и теория Ми. Включено также обсуждение поляризационных эффектов и параметров Стокса. Дано краткое описанде всех определений для случая акустических волн. [c.12]

Акустический импеданс спинного хребта составляет 2,5- 10 кг/м с, поэтому он дает больший вклад в рассеяние. Спинной хребет можно аппроксимировать цилиндром длины 0,65 L и диаметра 0,012 L. Наиболее сушественным для рассеяния акустических волн является плавательный пузырь, так как находящийся внутри него воздух почти полностью отражает звук. Плавательный пузырь можно аппроксимировать цилиндром длины 0,24 Z, и радиуса 0,0245 L. На рис. 3.16 приведен приблизительный диапазон экспериментальных значений сечения обратного рассеяния по данным работы Хаслетта (см. [150]). Эти данные огра шчиваются диапазоном 3 < L/k С 60, но можно ожидать, что при L/X > 60 преобладают геометрооптические эффекты и a/L должно быть пропорционально L/X)p, где р меняется от О (эллипсоидальная форма) до 1 (цилиндрическая форма) и далее до 2 (плоская форма). При /Я С 3 должно быть применимо рэлеевское приближение. В этом случае р = 4. [c.74]

В 4 гл. II уже отмечалось сходство между эффектом Рамзауэра в квантовомеханической теории рассеяния (резкое уменьшение сечения рассеяния при определенных значениях энергии) и туннелированием акустоэлектрической волны через вакуумный зазор между ньезоэлектриками. В действительности аналогия между рассеянием электронов и отражением и преломлением волн более глубока. Границу раздела сред можно рассматривать как скачок одномерного потенциала в плоскости а = 0. Если среды имеют акустический контакт плп обе являются пьезоэлектриками, то скачок имеет конечную величину, так как распространение волн возможно в обеих средах. На границе раздела пьезоэлектрик— вакуум скачок является бесконечным для упругих волн, которые не распространяются в вакууме, и конечным по отношению к электрическому полю, проникающему в вакуум. [c.127]

Звук падает иа препятствие произвольной формы, имеющее малье (по сравнению с длиной волны) размеры. Препятствие непо> вижно относительно колеблющейся окружающей среды, но его объем пульсирует под действием переменного акустического давления. Рассчитать сечение рассеяния, зная [c.118]

Из формулы (4.66) следует вывод о том, что акустическое возмущение плотности воздуха дает заметный вклад в сечение нелинейного рассеяния, вызывая его уменьшение, для достаточно коротких лазерных импульсов 2Хту/сз 0 с, т. е. практически его ролью можно пренебречь. [c.138]

Затухание ультразвуковых волн вследствие рассеяния. Поскольку рассеянная энергия исключается из энергии первичной ультразвуковой волны, то вследствие рассеяния на скоплении частиц и других неоднородностях среды происходит дополнительное затухание (помимо поглощения и других причин) ультразвуковых волн в процессе их распространения в такой среде. Мерой этого затухания, вносимого одной частицей, может служить эффективное сечение ( поперечник ) рассеяния а ф, которое, согласно его определению (УП.51), как раз и выражает ту долю ультразвуковой мощности, которая теряегся вследствие рассеяния из удельной мощности (т. е. интенсивности) падающей ультразвуковой волны. В случае скопления частиц при отсутствии акустического взаимоделствия между ними общее рассеяние будет равно суммарному эффекту рассеяния от одной частицы. Если речь идет о микронеоднородных средах с теснорасположенными препятствиями, малыми по сравнению с длиной ультразвуковой волны, то такую совокупность неоднородностей можно представить в виде регулярного (равномерного) расположения, на которое накладываются флуктуации их концентрации. Равномерное расположение неоднородностей эквивалентно трехмерной дифракционной решетке и к диффузному рассеянию оно приводить ие будет. В оптике аналогичная ситуация имеет место при распространении света в правильном кристалле световые волны, рассеиваемые каждой молекулой, гасят друг друга во всех направлениях, кроме направления распространения первичной волны. Значит, некогерентное рассеяние будет происходить на флуктуациях концентрации, и если эти флуктуации независимы [c.169]

Другой алгоритм получения изображений - алгоритм проекции в спектральном пространстве (ПСП), основная операция в котором - БПФ. Алгоритм основан на том, что пространственный спектр функций, описывающий падающее и рассеянное дефектами поле, отличен от нуля на окружности радиусом 2к = 4л/Я, плоскости волновых векторов кх, К с ценфом (О, 0) (для совмещенного акустического преобразователя). Здесь также рассмотрим двумерный случай - плоскость дг, 2. Измерив поле вдоль некоторой линии 2г, можно путем проецирования его спекфа и выполнения обратного двумерного преобразования Фурье определить поле в сечении х, 2. [c.295]

Распространение ультразвука подчиняется основным законам, обш им для акустических волн любого диапазона частот, обобш ённо называемых обычнозвуковыми волнами, и описывается в первом приближении волновым уравнением, обш им для всех частот (см. Волны). К основным законам распространения относятся законы отражения звука и преломления звука на границах различных сред, дифракции звука и рассеяния звука при наличии препятствий и неоднородностей в среде и неровностей на границах, законы волноводного распространения в ограниченных участках среды (см. Нормальные волны). Суш ест-венную роль при этом играет соотношение между длиной волны звука X и характерным для условий его распространения геометрич. размером D — размером источника звука или препятствия на пути волны, размером неоднородностей среды, поперечного сечения волновода и т. п. При Z) > А, распространение звука вблизи препятствий происходит в основном по законам геометрич. акусти- [c.9]

В качестве примера приведем некоторые результаты рещения двумерной задачи дифракции на прямоугольном акустически жестком брусе с волновыми размерами 2ка Х2кЬ. Численные результаты -получены путем использования интегрального уравнения (2.68). На рис. 2.10 приведены вещественные и мнимые части амплитуды рассеяния звука на брусе квадратного сечения в направлении падения (вперед) для углов падения 0 = 0° и 0 = 45°. Значения пронормированы так, что [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...