Yhtenäinen taaksepäin sironta - Coherent backscattering

Fysiikassa koherentti takaisinhajonta havaitaan, kun koherentti säteily (kuten lasersäde ) etenee väliaineen läpi, jolla on suuri määrä sirontakeskuksia (kuten maitoa tai paksua pilviä), joiden koko on verrattavissa säteilyn aallonpituuteen.

Kahden säteen leviäminen satunnaisessa väliaineessa. Koska toinen voidaan saada toisesta aikakäänteellä, ne häiritsevät koherentisti, kun kulma θ menee nollaan.

Aallot hajoavat monta kertaa matkustaessaan väliaineen läpi. Jopa epäjohdonmukaisella säteilyllä sironta saavuttaa tyypillisesti paikallisen maksimin takaisinhajonnan suunnassa . Koherentin säteilyn huippu on kuitenkin kaksi kertaa suurempi.

Yhtenäistä taaksepäin sirontaa on erittäin vaikea havaita ja mitata kahdesta syystä. Ensimmäinen on melko ilmeinen, että suoraa takaisinsirontaa on vaikea mitata estämättä sädettä, mutta on olemassa menetelmiä tämän ongelman voittamiseksi. Toinen on se, että piikki on yleensä erittäin terävä taaksepäin, joten tarvitaan erittäin korkea kulmatarkkuus, jotta ilmaisin näkisi huipun keskiarvoimatta sen voimakkuutta ympäröivien kulmien yli, joissa voimakkuus voi käydä läpi suuria laskuja. Muissa kulmissa kuin takaisinsirontasuunnassa valon voimakkuuteen kohdistuu lukuisia olennaisesti satunnaisia ​​vaihteluita, joita kutsutaan pilkkuiksi .

Tämä on yksi vahvimmista häiriöilmiöistä, joka selviää moninkertaisesta sironnasta, ja sitä pidetään osana kvanttimekaanista ilmiötä, joka tunnetaan nimellä heikko lokalisointi (Akkermans ym. 1986). Heikossa lokalisoinnissa suoran ja paluureitin häiriö johtaa kevyen liikenteen nettovähennykseen eteenpäin. Tämä ilmiö on tyypillinen kaikelle koherentille aallolle, joka on moninkertaisesti hajallaan. Sitä käsitellään tyypillisesti valoaalloilla, joiden osalta se on samanlainen kuin häiriintyneiden puolijohteiden elektronien heikko paikannusilmiö ja sitä pidetään usein Andersonin (tai voimakkaan) valon lokalisoinnin edeltäjänä . Valon heikko lokalisointi voidaan havaita, koska se ilmenee valon voimakkuuden lisääntymisenä takaisinsironnan suunnassa. Tätä merkittävää parannusta kutsutaan koherentin takaisinsironnan kartiona.

Koherentti takaisinsironta on peräisin suoran ja käänteisen polun välisestä häiriöstä takaisinsironnan suunnassa. Kun moninkertainen sirontaväline valaistaan ​​lasersäteellä, sironnut intensiteetti syntyy eri sirontareitteihin liittyvien amplitudien välisestä häiriöstä; häiriöttömän väliaineen kohdalla häiriötermit pestään keskiarvona useissa näytekokoonpanoissa lukuun ottamatta kapeaa kulma-aluetta tarkan takaisinsironnan ympärillä, jossa keskimääräinen intensiteetti kasvaa. Tämä ilmiö on seurausta monista sinimuotoisista kahden aallon häiriökuvioista, jotka summautuvat. Kartio on Fourier-muunnos hajavalon voimakkuuden spatiaalisesta jakautumisesta näytteen pinnalle, kun jälkimmäinen valaistaan ​​pistemäisellä lähteellä. Parannettu takaisinsironta perustuu käänteisten reittien väliseen rakentavaan häiriöön. Voidaan tehdä analogia Youngin interferenssikokeesta, jossa kaksi diffraktoivaa rakoa sijoitettaisiin "tulo-" ja "lähtö" sirontojen sijasta.

Katso myös

Viitteet

  • Akkermans, E .; PE susi; R. Maynard (1986). "Koherentti valon takaisinhajonta häiriintyneiden väliaineiden avulla: Huippulinjan muodon analyysi". Fyysiset tarkastelukirjeet . 56 (14): 1471–1474. Raamatun koodi : 1986PhRvL..56.1471A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.56.1471 . PMID   10032680 .