| изированные ситуации с разной степенью адекватности самому явлению.
Р. с. отдельным электроном с большой точностью является упругим процессом. Его сечение не зависит от частоты (т. н. томсоновское Р. с.) и равно о = (8 Пи /3)r20 = 6,65.10-25 см2(r0 = е2/mс2 - т. н. классический радиус электрона, много меньший длины волны света; е и т - заряд и масса электрона; с - скорость света в вакууме). Индикатриса рассеяния неполяризованного света в этом случае такова, что вперёд или назад (под углами 0° и 180°) рассеивается вдвое больше света, чем под углом 90°. Р. с. отд. электронами - процесс, обычный в астрофизич. плазме; в частности, оно ответственно за мн. явления в солнечной короне и коронах др. звёзд.
Осн. особенность Р. с. отд. атомом - сильная зависимость сечения рассеяния от частоты. Если частота со падающего света мала по сравнению с частотой wо собств. колебаний атомных электронов (атомной линия поглощения), то o~w4, или Л-4 (Л - длина волны света). Эта зависимость, найденная на основе представления об атоме как об электрическом диполе, колеблющемся в поле световой волны, наз. Рэлея законом. Вблизи атомных линий (w~wo) сечения резко возрастают, достигая в резонансе (w=wo) очень больших значений о ~Л2 ~10-10 см2. Вследствие ряда особенностей резонансного Р. с. оно носит специальное название резонансной флуоресценции. Индикатриса рассеяния неполяризованного света атомами аналогична описанной для свободных электронов. Р. с. отдельными атомами наблюдается в разреженных газах.
При Р. с. молекулами наряду с рэлсевскими (несмещёнными) линиями в спектре рассеяния появляются, в отличие от случая атомарного Р. с., линии неупругого Р. с. (смещённые по частоте). Относит. смещения |w-w'|/w~10-3-10-5, а интенсивность смещённых линий составляет лишь 10-3 - 10-6 интенсивности рэлеевской. О неупругом Р. с. молекулами см. Комбинационное рассеяние света.
Р. с. мелкими частицами обусловливает широкий класс явлений, которые можно описать на основе теории дифракции света на диэлектрических частицах. Многие характерные особенности Р. с. частицами удаётся проследить в рамках строгой теории, разработанной для сферических частиц английским учёным А. Лявом (1889) и немецким учёным Г. Ми (1908, теория Ми). Когда радиус шара r много меньше длины волны света Лn в его веществе, Р. с. на нём аналогично нерезонансному Р. с. атомом. Сечение (и интенсивность) Р. с. в этом случае сильно зависит от r и от разности диэлектрических проницаемостей е и ео вещества шара и окружающей среды: о~Лn-4r6(e-ео)2 (Рэлей, 1871). С увеличением r до r~Лn и более (при условии е > 1) в индикатрисе рассеяния появляются резкие максимумы и минимумы - вблизи т. н. резона н сов Ми (2r = тЛn, т= 1, 2, 3,...) сечения сильно возрастают и становятся равными 6 Пи r2; рассеяние вперёд усиливается, назад - ослабевает; зависимость поляризации света от угла рассеяния значительно усложняется.
Р. с. большими частицами (r >> Лn) рассматривают на основе законов геометрической оптики с учётом интерференции лучей, отражённых и преломлённых на поверхностях частиц. Важная особенность этого случая - периодический (по углу) характер индикатрисы рассеяния и периодич. зависимость сечения от параметра r/Лn. Р. с. на крупных частицах обусловливает ореолы, радуги, гало и др. явления, происходящие в аэрозолях, туманах и пр.
Р. с. средами, состоящими из большого числа частиц, существенно отличается от Р. с. отд. частицами. Это связано, во-первых, с интерференцией волн, рассеянных отд. частицами, между собой и с падающей волной. Во-вторых, во мн. случаях важны эффекты многократного рассеяния (переизлучения), когда свет, рассеянный одной частицей, вновь рассеивается другими. В-третьих, взаимодействие частиц друг с другом не позволяет считать их движения независимыми.
Л. И. Мандельштам показал (1907), что принципиально необходимым для Р. с. в сплошной среде является нарушение её оптической однородности, при к-ром преломления показатель среды не постоянен, а меняется от точки к точке. В безграничной и полностью однородной среде волны, упруго рассеянные отд. частицами по всем направлениям, не совпадающим с направлением первичной волны, взаимно "гасятся" в результате интерференции. Оптич. неоднородностями (кроме границ среды) являются включения инородных частиц, а при их отсутствии - флуктуации плотности, анизотропии и концентрации, к-рые возникают в силу статистич. природы теплового движения частиц.
Если фаза рассеянной волны однозначно определяется фазой падающей волны, Р. с. наз. когерентным, в противном случае - некогерентным. По историч. традиции Р. с. отд. молекулой (атомом) часто наз. когерентным, если оно рэлеевское, и некогерентным, если оно неупруго. Такое деление условно: рэлеевское Р. с. может являться некогерентным процессом так же, как и комбинационное. Строгое решение вопроса о когерентности при Р. с. тесно связано с понятием квантовой когерентности и статистикой излучения. Резкое различие в пространств. распределении когерентно и некогерентно рассеянного света обусловлено тем, что при некогерентном Р. с. |
