Backscatter
Această intrare sau secțiune despre subiectul fizicii nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
În fizică, cu termenul anglo-saxon backscatter sau backscattering (în italiană backscatter sau radiații de întoarcere ), ne referim la difuzia înapoi, adică reflectarea materiei , a energiei radiante , a undelor , a particulelor sau a semnalelor care revin în aceeași direcție din care vin, dar în direcția opusă, adică cu un unghi de difuzie de 180º. [1] Este o reflecție difuză , distinctă de reflexia speculară . Conceptul are aplicații importante în astronomie și în diverse domenii ale fizicii , precum și în fotografie și ultrasunete . Termenul este, de asemenea, utilizat în contextul poștei electronice , în care indică primirea, uneori masivă, a mesajelor de „respingere” în urma evenimentelor legate de trimiterea de spam .
Backscattering de unde în spațiul fizic
Backscattering-ul poate apărea în situații fizice destul de diferite. Undele sau particulele de intrare sunt deviate din direcția lor inițială prin diferite mecanisme:
- reflexie difuză de la particule mari ( împrăștiere Mie ), care provoacă enrosadira și gegenschein și apare în radarul meteo ;
- coliziune inelastică între undele electromagnetice și mediul de transmisie ( împrăștierea Brillouin și împrăștierea Raman , importante în fibrele optice, vezi mai jos;
- coliziune elastică între ionii accelerați și o probă ( Rutherford backscattering );
- Difracția Bragg față de cristale, utilizată în experimente de împrăștiere inelastică ( retrodifuzare de neutroni , spectroscopie de difuzare cu raze X );
- Împrăștierea Compton , utilizată în imagistica de scanare cu radiație X.
Uneori, împrăștierea este mai mult sau mai puțin izotropă, adică particulele primite sunt împrăștiate aleator în diferite direcții, fără o preferință specială pentru împrăștierea „ înapoi ”. În aceste cazuri, termenul „backscattering” desemnează pur și simplu locația detectorului ales din câteva motive practice:
- în imagistica cu raze X, backscattering înseamnă exact opusul imaginii prin transmisie;
- în fibrele optice, lumina poate călători numai înainte sau înapoi. Ipotezatul împrăștiere Brillouin înainte sau împrăștierea Raman ar încălca conservarea impulsului, prin urmare împrăștierea inelastică în fibrele optice poate fi doar „retrodifuzată”;
- în spectroscopia cu neutroni inelastici sau cu raze X, geometria retrodifuzării este aleasă deoarece optimizează rezoluția energiei;
- în astronomie, lumina retrodifuzată (bounce-) este aceea care se reflectă cu un unghi de fază mai mic de 90 °.
În alte cazuri, intensitatea împrăștierii este mărită în direcția opusă (întoarcere). Acest lucru poate avea mai multe motive:
- în enrosadira , lumina roșie prevalează deoarece partea albastră a spectrului este golită de împrăștierea Rayleigh ;
- în gegenschein , interferența constructivă poate juca un rol (acest lucru necesită verificare);
- sistemul de coordonate al „ backscattering-ului de aliniere (Back Scattering Alignment, BSA) este adesea utilizat în aplicații radar;
- sistemul de „ aliniere a coordonatelor difuziei frontale (Forward Scattering Alignment, FSA) este utilizat în principal în aplicații optice.
Proprietățile de retrodifuzare ale unei ținte depind de lungimea de undă și pot depinde și de polarizare. Sistemele de senzori care utilizează lungimi de undă multiple sau polarizări pot fi astfel utilizate pentru a obține informații suplimentare despre proprietățile țintă.
Radar, în special radarul meteo
Backscattering-ul este principiul din spatele sistemelor radar.
În radarul meteo , retrodifuzarea este proporțională cu puterea a 6-a a diametrului lentilei (țintă) înmulțit cu proprietățile sale reflexive intrinseci, cu condiția ca lungimea de undă să fie mai mare decât diametrul particulelor ( împrăștierea Rayleigh ). Apa este de aproape 4 ori mai reflectantă decât gheața, dar picăturile sunt mult mai mici decât fulgii de zăpadă sau grindina. În acest fel, retrodifuzarea depinde de un amestec dintre acești doi factori. Cea mai puternică retrodifuzare provine din grindină și zăpadă rotundă mare ( gheață solidă ) datorită dimensiunii lor, dar alte efecte decât Rayleigh ( împrăștierea Mie ) pot confunda interpretarea. O altă revenire puternică este obținută din zăpada care se topește sau din „ Sleet ud”, deoarece combină dimensiunea și reflectivitatea apei. Ele prezintă adesea rate de precipitații mult mai mari decât în prezent în ceea ce se numește banda luminoasă . Ploaia este un backscatter moderat, mai puternic cu picături mari (ca o furtună ) și mult mai slabă cu picături mici (cum ar fi ceață sau ploaie ). Snow are un backscatter destul de slab. Radarele meteorologice cu polarizare dublă măsoară dispersia înapoi în polarizări verticale și orizontale pentru a deduce informații despre formă din relația dintre semnale verticale și orizontale.
Backscatter în ghiduri de undă
Metoda retrodifuzării este utilizată și în aplicațiile cu fibre optice pentru a detecta defectele optice. Lumina care se propagă printr-un cablu cu fibră optică se estompează treptat din cauza împrăștierii Rayleigh . În consecință, defectele sunt detectate prin monitorizarea variației părții de lumină retrodifuzate Rayleigh. Deoarece lumina retrodifuzată se estompează exponențial pe măsură ce se deplasează de-a lungul cablului de fibră optică, caracteristica de atenuare este reprezentată pe o scară logaritmică . Dacă panta graficului este mare, atunci pierderea de putere este mare. Dacă panta este ușoară, atunci fibra optică va avea ca rezultat o pierdere satisfăcătoare.
Măsurarea pierderilor cu metoda de retrodifuzare permite măsurarea unui cablu de fibră optică la un capăt fără a-l tăia, astfel încât să poată fi utilizat în mod convenabil pentru construcția și întreținerea fibrelor optice.
Backscatter în fotografie
În fotografie, termenul backscatter se referă la lumina unui bliț sau a unui stroboscop reflectat înapoi de la particulele din câmpul vizual al obiectivului, determinând apariția unor pete de lumină în fotografie. Acest lucru dă naștere la ceea ce este uneori denumit artefact orb . Imaginea de difuzare a fotografiilor poate rezulta din fulgi de zăpadă, ploaie sau ceață sau praf din aer. Datorită limitărilor de dimensiune ale camerelor moderne compacte și ultra-compacte, în special a camerelor digitale, distanța dintre lentile și blițul încorporat a scăzut, reducând astfel unghiul de reflexie al luminii pe lentile și mărind probabilitatea de reflexie a lentila.lumina din particule normal subvisibile. Prin urmare, artefactul orb este obișnuit cu fotografiile de la camere digitale mici sau cu film. [2]
Backscatter-ul poate fi redus prin compensarea direcției stroboscopice a fotografiei cât mai departe de colțul obiectivului. Acest lucru se face în mod normal prin plasarea sursei de lumină sus și într-o parte, prin plasarea stroboscopului pe un braț extensibil al stroboscopului în sine. Deoarece lumina vine din lateral, lumina reflectată este în principal în direcția stroboscopului în locul obiectivului camerei. Este ca și cum ai compara o lună plină cu o jumătate de lună. O lună plină se întâmplă atunci când luna este iluminată aproape din spatele pământului, creând reflexia întregii suprafețe din fața Pământului. O jumătate de lună este atunci când este iluminată dintr-o parte, reflectând în jumătate dimensiunea și mult mai puțină intensitate a luminii. În fotografie, iluminarea laterală face ca difuzorul din spate să fie mai puțin pronunțat.
Backscatter-ul poate fi adesea eliminat digital după ce fotografia este făcută prin intermediul software-ului de editare a fotografiilor utilizând filtre digitale sau zone de clonare a fotografiei în apropierea punctelor de backscatter.
Notă
- ^ retransmisie , în Dicționar de științe fizice , Institutul Enciclopediei Italiene, 1996. Accesat la 3 noiembrie 2015 .
- ^ Adevărul din spatele „orbelor” , pe ghostgadgets.com .
Elemente conexe
| Controlul autorității | LCCN ( EN ) sh85010803 |
|---|
