Том 23, номер 07, статья № 4

Аннотация:

На основе анализа вклада членов рядов Ми с параметром x, равным отношению длины окружности шара к длине световой волны, показано, что центральное светлое пятно глории обусловлено рассеянием света на резонансных частотах шара с номерами гармоник l_рез, превышающими x, а светлые кольца формируются в основном за счет группы гармоник с l от 0,9x до 0,95x. В качестве механизма формирования светлых колец глории обосновывается процесс формирования внутренних поверхностных волн, генерируемых за счет взаимодействия с поверхностью шара лучей, прошедших внутрь его. Предложена аппроксимационная формула в виде суммы квадратов функций Бесселя нулевого и второго порядков и индикатрисы геометрической оптики для описания индикатрисы рассеяния вблизи направления назад, усредненной по основному периоду резонансных осцилляций x. Приводятся значения коэффициентов этой формулы для показателя преломления m= 4/3, для которого dx = 0,82. Получено, что для диапазона m от 1,33 до 1,34 произведение суммы ( + 2) и угловых размеров первого светлого, второго темного и последующих чередующихся колец не зависит от m и равно 3,16; 5,13; 6,65; 8,31 и 9,86 соответственно, которые близки к чередующимся нулям первой производной и функции Бесселя второго порядка.

Ключевые слова:

глория, индикатриса обратного рассеяния

Список литературы:

1. ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1961. 536 с.
2. Khare V., Nussenzveig H.M. Theory of glory // Phys. Rev. Lett. 1977. V. 38. N 22. P. 1279-1282.
3. Nussenzveig H.M. Complex angular momentum theory of the rainbows and the glory // J. Opt. Soc. Amer. 1979. V. 69. N 8. P. 1068-1079.
4. Wiscombe W.J. Improved Mie scattering algorithms // Appl. Opt. 1980. V. 19. N 9. P. 1505-1509.
5. Mayer B., Schroder M., Preusker R., Schuller L. Remote sensing of water cloud droplet size distributions using the backscatter glory: a case study // Atmos. Chem. Phys. Discuss. 2004. V. 4. N 5. P. 1255-1263.
6. Laven P. Simulation of rainbows, coronas and glories by use of theory Mie // Appl. Opt. 2003. V. 42. N 3. P. 436-444.
7. Laven P. Atmospheric glories: simulations and observations // Appl. Opt. 2005. V. 44. N 27. P. 5667-5675.
8. Laven P. Noncircular glories and their relationship to cloud droplet size // Appl. Opt. 2008. V. 47. N 34. P. H25-H30.
9. Laven P. Effects of refractive index on glories // Appl. Opt. 2008. V. 47. N 34. P. H133-H142.
10. Nussenzveig H.M. Does the glory have a simple explanation? // Opt. Lett. 2002. V. 27. N 16. P. 1379-1381.
11. Laven P. How are glories formed? // Appl. Opt. 2005. V. 44. N 27. P. 5675-5683.
12. Невзоров А.Н. Явление глории и природа жидкокапельной фракции в холодных атмосферных облаках // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 8. С. 674-681.
13. Пинчук В.П., Романов Н.П. Резонансная структура сечений поглощения, полного и обратного рассеяния сферических частиц с умеренным поглощением: Тезисы докл. // IV Всесоюзн. симпоз. по лазерному зондированию атмосферы. Томск, 1976. C. 110-113.
14. Коршунов В.А., Романов Н.П., Шарадин А.В. Крупномасштабные особенности сечения обратного рассеяния водяных сфер // Мат-лы Всесоюз. совещания по распространению оптического излучения в дисперсной среде. М.: Гидрометеоиздат, 1978. C. 27-31.
15. Shipley S.T., Weinman J.A. A numerical study of scattering by large dielectric spheres // J. Opt. Soc. Amer. 1978. V. 68. N 1. P. 130-134.
16. Романов Н.П. Классификация и свойства собственных частот электромагнитных колебаний шара // Тр. ИЭМ. М.: Гидрометеоиздат, 1988. Вып. 45(135). С. 3-73.
17. Романов Н.П. Исследование методов и погрешностей вычисления функций Риккати-Бесселя // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 8. С. 701-709.
18. Романов Н.П. Методика расчета и свойства индикатрис рассеяния прозрачных шаров в приближении геометрической оптики // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22. № 5. С. 435-444.
19. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Физматгиз, 1976. 926 с.
20. Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971. 166 с.
21. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986. 660 с.
22. Debye P. Der Lichtdruck auf Kugeln von beliebigem Material // Ann. Phys. 1909. IV Folge. Bd 30. S. 57-136.
23. Справочник по специальным функциям / Под ред. М. Абрамовица и И. Стиган. М.: Наука, 1979. 632 с.
24. Таблицы нулей функций Бесселя. М.: ВЦ АН СССР, 1967. 95 c.
25. Vollmer M. Effects of absorbing particles on coronas and glories // Appl. Opt. 2005. V. 44. N 27. P. 5658-5666.
26. Israelevich P.L., Joseph J.H., Levin Z., Yair Y. First Observation of Glory from Space // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 2009. V. 90. N 12. P. 1772-1774.
27. Невзоров А. Глория на облаках: что скрывается за нею // Наука и жизнь. 2010. № 1. С. 58-61.