Теория Ми. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Ми теория - теория рассеяния (дифракции) плоской эл--магн. волны на однородной сфере произвольного размера. Подробно разработана Г. Ми (G. Mie) в 1908.

Плоскую эл--магн. волну, облучающую сферу, можно представить как суперпозицию сферич. волн, выходящих из центра сферы. Каждая из этих элементарных волн поляризует сферу и возбуждает в ней вторичную волну, к-рая излучается сферой. Эти вторичные волны и образуют рассеянный свет. Амплитуда, фаза и поляризация вторичной волны являются сложными функциями двух параметров

(а - радиус частицы, k - волновое число) и комплексного показателя преломления

- вещественный показатель преломления, к - показатель поглощения). Вторичные волны наз. парциальными волнами M и. Полная интенсивность рассеянного света определяется суммой бесконечного числа парциальных волн. При

существен только первый член ряда, т. е. электрич. диполь, и M. т. приводит к ф-ле Рэлея (см. Рассеяние света ).Если

но

не мало, то при

(т - целое число) сечение рассеяния резко возрастает до

(резонансы Ми). При увеличении размеров частицы интенсивность последующих парциальных эл--магн. волн возрастает, а интенсивности волн с меньшими номерами осциллируют, причём амплитуда осцилляции убывает с ростом номера волны

Для больших частиц

число учитываемых парциальных волн

Суммы, входящие в ф-лы для рассеянных полей, являются комплексными выражениями, к-рые в данном направлении

обладают разл. фазами. Это означает, что рассеянный свет эллиптически поляризован (падающий - линейно), причём эта поляризация в разных направлениях различна. Первая электрич. парциальная волна поляризована линейно. Линейная поляризация будет в общем случае в направлениях

. Этот важный вывод из M. т. многократно проверялся и подтверждался в опытах с коллоидными растворами.

Полный коэф. рассеяния частицы в M. т. также представляется суммой коэф. для отдельных парциальных волн. Для больших частиц

показатель ослабления света

т. е. он не зависит от

и равен удвоенному поперечнику сферич. частицы

. Это объясняется тем, что половина ослабления происходит за счёт рассеяния и поглощения внутри частицы, а другая, тоже

вызвана дифракцией (рассеянием) света на контуре частицы [1, 2, 3].

Форма индикатрисы рассеяния света

на сфере (

- угол рассеяния) также зависит от

Для рэлеевских частиц

, индикатриса имеет симметричную форму. G ростом ka индикатриса приобретает многолепестковую форму, вытягиваясь вперёд. При

вокруг частицы образуется дифракц. конус, угол раствора к-рого

В дифрагиров. пучке наблюдается система постоянно убывающих тёмных и светлых колец, т. н. венцы. Обычно в реальной дисперсной системе вместо венцов в области малых углов происходит постепенное уменьшение интенсивности рассеяния. Это распределение интенсивности можно "обернуть", т. е. восстановить по нему функцию распределения частиц по размерам. Основанный на этой идее метод малых углов [4] используется в разнообразных технол. и геофиз. задачах.

С ростом ka изменяется также характер поляризации рассеянного света. Рэлеевская (линейная) поляризация, сильно осциллируя, постепенно приближается к поляризации, соответствующей геом. оптике. При углах

она оказывается отрицательной (т. е. плоскость преимущественной поляризации совпадает с плоскостью рассеяния), затем резко возрастает, максимальна при

и далее, при

стремится к нулю.

M. т. обобщена и на неоднородные сферы, на эллипсоиды вращения и трёхмерные эллипсоиды, на системы частиц случайной формы и ориентации. Точного решения задач дифракции на таких частицах нет, но разработано много приближённых методов расчёта [1-5]. M. т. служит основой изучения рассеяния света всех диапазонов, а также радиоволн; используется в оптике дисперсных сред, геофизике, радиофизике.

Литература по теории Ми

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.