ВЛИЯНИЕ ИНДИКАТРИСЫ РАССЕЯНИЯ ВПЕРЕД НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОВОГО ПУЧКА В МОРСКОЙ ВОДЕ
УДК 53.082.5
ВЛИЯНИЕ ИНДИКАТРИСЫ РАССЕЯНИЯ ВПЕРЕД НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОВОГО ПУЧКА В МОРСКОЙ ВОДЕ
© 2010 г. Ю. И. Копилевич, канд.физ.-мат. наук; М. Е. Кононенко; Е. И. Задорожная
Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург
Е-mail: yurikopilevich@gmail.com
В приближении малоуглового рассеяния исследована зависимость светового поля ограниченного пучка излучения в мутной среде от формы индикатрисы рассеяния вперед. Проанализирован вклад малоуглового рассеяния в показатель ослабления отдельных пространственных гармоник исходного распределения яркости пучка. Расчеты проведены с экспериментально измеренными Петцольдом объемными функциями рассеяния для трех типов морской воды (“clear ocean”, “coastal ocean” и “turbid harbor”), модельной индикатрисой Долина, а также в малоугловом диффузионном приближении. Рассмотрено влияние “малоугловой” индикатрисы рассеяния на показатель ослабления освещенности и размер поперечного сечения светового пучка в задаче дистанционного лазерного зондирования океана.
Ключевые слова: малоугловое рассеяние, индикатриса рассеяния, дистанционное лазерное зондирование океана.
Коды OCIS: 010.3310, 010.3640
Поступила в редакцию 12.04.2010
При описании распространения светового пучка в морской воде в приближении малоуглового рассеяния [1, 2] индикатрису рассеяния среды x(ϑ) естественно представлять суммой малоугловой и изотропной компонент [2, 3]
x(ϑ)
=
⎝⎛⎜⎜⎜1−
2
bb b
⎟⎟⎟⎞⎠xf
(ϑ)
+
2
bb b
,
(1)
где b – показатель рассеяния, bb – показатель рассеяния назад; индикатриса рассеяния вперед
xf(ϑ) отлична от нуля лишь для малых углов ϑ и удовлетворяет условию нормировки [1, 2]
ππ
∫ xf (ϑ)sinϑdϑ ≈ ∫ xf (ϑ)ϑdϑ = 2.
00
(2)
Здесь и далее оптические характеристики среды
полагаем независящими от координат.
При сделанных предположениях известное
аналитическое решение [2, 4] уравнения пере-
носа излучения в малоугловом приближении
определяется следующими оптическими харак-
теристиками среды: эффективным показателем
поглощения a1 = a + 2bb, показателем рассеяния на малые углы b1 = b – 2bb и формой малоугловой компоненты индикатрисы рассеяния xf(ϑ). Для поля яркости I(z, r, n⊥) остронаправленного светового пучка, распространяющегося в поло-
жительном направлении оси z (r – координаты в плоскости, перпендикулярной к оси z; n⊥ – проекция на эту плоскость единичного вектора
направления, n⊥
ВЛИЯНИЕ ИНДИКАТРИСЫ РАССЕЯНИЯ ВПЕРЕД НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОВОГО ПУЧКА В МОРСКОЙ ВОДЕ
© 2010 г. Ю. И. Копилевич, канд.физ.-мат. наук; М. Е. Кононенко; Е. И. Задорожная
Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург
Е-mail: yurikopilevich@gmail.com
В приближении малоуглового рассеяния исследована зависимость светового поля ограниченного пучка излучения в мутной среде от формы индикатрисы рассеяния вперед. Проанализирован вклад малоуглового рассеяния в показатель ослабления отдельных пространственных гармоник исходного распределения яркости пучка. Расчеты проведены с экспериментально измеренными Петцольдом объемными функциями рассеяния для трех типов морской воды (“clear ocean”, “coastal ocean” и “turbid harbor”), модельной индикатрисой Долина, а также в малоугловом диффузионном приближении. Рассмотрено влияние “малоугловой” индикатрисы рассеяния на показатель ослабления освещенности и размер поперечного сечения светового пучка в задаче дистанционного лазерного зондирования океана.
Ключевые слова: малоугловое рассеяние, индикатриса рассеяния, дистанционное лазерное зондирование океана.
Коды OCIS: 010.3310, 010.3640
Поступила в редакцию 12.04.2010
При описании распространения светового пучка в морской воде в приближении малоуглового рассеяния [1, 2] индикатрису рассеяния среды x(ϑ) естественно представлять суммой малоугловой и изотропной компонент [2, 3]
x(ϑ)
=
⎝⎛⎜⎜⎜1−
2
bb b
⎟⎟⎟⎞⎠xf
(ϑ)
+
2
bb b
,
(1)
где b – показатель рассеяния, bb – показатель рассеяния назад; индикатриса рассеяния вперед
xf(ϑ) отлична от нуля лишь для малых углов ϑ и удовлетворяет условию нормировки [1, 2]
ππ
∫ xf (ϑ)sinϑdϑ ≈ ∫ xf (ϑ)ϑdϑ = 2.
00
(2)
Здесь и далее оптические характеристики среды
полагаем независящими от координат.
При сделанных предположениях известное
аналитическое решение [2, 4] уравнения пере-
носа излучения в малоугловом приближении
определяется следующими оптическими харак-
теристиками среды: эффективным показателем
поглощения a1 = a + 2bb, показателем рассеяния на малые углы b1 = b – 2bb и формой малоугловой компоненты индикатрисы рассеяния xf(ϑ). Для поля яркости I(z, r, n⊥) остронаправленного светового пучка, распространяющегося в поло-
жительном направлении оси z (r – координаты в плоскости, перпендикулярной к оси z; n⊥ – проекция на эту плоскость единичного вектора
направления, n⊥