РЭЛЕЕВСКОЕ РАССЕЯНИЕ

Рэлеевское рассеяние - частный случай когерентного рассеяния излучения на атомах, молекулах или частицах межзвездного вещества, когда частота рассеиваемого излучения существенно меньше осн. собств. частот рассеивающей системы. Классическая ф-ла для полного эффективного сечения излучения (см. Взаимодействие излучения с веществом) на гармонич. осцилляторе с массой m и зарядом e (простейшая модель системы рассеивающих зарядов) имеет вид: , (1) где - собственная частота осциллятора, - классич. постоянная затухания. При (т.е. для достотачно низких частот) из (1) следует выражение для сечения Р.р. , (2) аналогичное соотношение, впервые полученному англ. физиком Дж. Рэлеем (в 1871 г.). Заметим, что при из (1) следует выражение для сечения томсоновского рассеяния (томсоновское сечение): . Реальную систему связанных зарядов (атом, молекула или частица вещества) нельзя описывать упрощенной моделью гармонич. осциллятора, и поэтому ф-лы (1) и (2) для нее непосредственно не применимы. Вместо (1) используется выражение, в к-ром суммируется вклад всех элементарных осцилляторов. Однако осн. особенность Р.р. - пропорциональность сечения величине (или ) всегда сохраняется. Для диэлектрич. макрочастиц (пылинок) суммарное действие огромного числа элементарных осцилляторов описывается тензорной величиной , к-рая зависит от поляризуемости вещества пылинки, а также от ее формы и определяет компоненты наведенного в электрическом поле волны дипольного момента . По порядку величины: , (3) где a - характерный размер пылинки, - характерное значение компонентов . Для изотропной сферы: , (4) здесь a - радиус сферы, n - показатель преломления. Из (3) и (4) имеем , если . (5) Выражение (5) легко обобщается на случай эллипсоидальных частиц. Очевидно, что рэлеевский предел для макрочастиц соответствует условию . Дифференциальное сечение Р.р. зависит от угла рассеяния между направлениями падающей и рассеянной волн: . (6) Рассеянное на сферич. частицах излучение линейно поляризовано вдоль направления, перпендикулярного плоскости, проходящей через направление рапространения падающей и рассеянной волн. Степень поляризации p для неполяризованного падающего излучения равна . (7) При Р.р. на несферич. частицах степень поляризации зависит также от их ориентации. Р.р. на межзвездных пылинках частично обусловливает явление межзвездного покраснения излучения звезд (см. также Межзвездное поглощение). Поток распространяющегося в данном направлении излучения вследствие Р.р. вбок. Ослабление увеличивается с уменьшением длины волны, поэтому прошедшее сквозь межзвездную среду излучение оказывается покрасневшим относительно исходного. (И.Г. Митрофанов)