Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, страница 11

Здесь мы также приняли гауссову автокорреляционную функцию неровностей поверхности. В этой формуле________________ есть коэффициент Френеля для p-поляризованного излучения, падающего под углом _________. Условия применимости этой модели таковы:

                                                             (3.58.)

(3.58.2)

(3.58.3)

Как видим, второе и третье условия здесь такие же, как в модели со стационарной фазой.

На рис. 3.13 показаны графики обратного рассеяния, рассчитанные по обоим вариантам модели Кирхгофа для поверхностей с _____________. Значения kL приняты везде одинаковыми. Две группы кривых соответствуют расчетным значениям коэффициента обратного рассеяния для поверхностей гладких (kΔh  = 3) и шероховатых (kΔh  = 10). И здесь мы видим, что гладкие поверхности дают более мощное рассеянное отражение при малых углах падения.

Рис. 3.13. Обратное рассеяние, вычисленное по модели Кирхгофа для поверхностей с диэлектрической постоянной εг = 10. Каждый график рассчитан с kL = 30, кривые помечены принятыми значениями kΔh  Тонкие черные кривые соответствуют модели со стационарной фазой, толстые черные — модели со скалярной аппроксимацией при поляризации НН, а толстые серые — моде-ли со скалярной аппроксимацией при поляризации W.

Вообще говоря, существуют еще дополнительные ограничения применимости модели Кирхгофа, которые следует отметить. Как уже говорилось, первым шагом при конструировании этой модели является представление поверхности в виде совокупности плоскостей или ячеек, каждая из которых имеет точечное касание к поверхности. Понятно, что такой подход даст правильный результат, если мы сможем выбрать такие ячейки, размеры которых гораздо больше, чем длина волны ____________ (чтобы снизить влияние дифракции), но отклонения от реальной поверхности которых гораздо меньше, чем ________________(чтобы уменьшить влияние фазовых ошибок вследствие модельного представления поверхности). Эти требования, по существу, накладывают ограничения на локальную кривизну поверхности, что можно пояснить следующими простыми рассуждениями для одномерного случая.

Допустим, некоторый участок поверхности имеет постоянный радиус кривизны R, так что он имеет форму части сферы или, для одномерного случая, окружности. На рис. 3.14 показана ячейка длины 2w, касающаяся окружности. Ячейка охватывает угол 2ψ вершиной в центре кривизны, где ψ = arctg (w /R). Максимальное удаление х ячейки от поверхности составляет  R(sec ψ — 1).

Рис. 3.14. Одномерная ячейка длины 2w касается поверхности с радиусом кривизны R. Ячейка охватывает угол 2ψc вершиной в центре кривизны, а ее максимальное удаление от поверхности равно х.

При _________ можно приближенно принять ________________. Предположим теперь, что w> λ (т. е. ячейка достаточно велика и эффекты дифракции не проявляются) и что х <λ /2 (т. е. мы не вводим больших фазовых ошибок при моделировании поверхности ячейками). Тогда мы получаем условие R > λ. Другими словами, для адекватного представления поверхности ячейками необходимо, чтобы ее радиусы кривизны были больше нескольких длин волн.

Еще одно необходимое условие состоит в том, что углы падения и отражения не должны быть настолько большими, чтобы одна часть поверхности заслоняла другую. Если это происходит на практике, то нужно либо изменить аппроксимирующую модель, либо дать пояснение, что модель применима только при углах, не превышающих такой-то максимальный.

3.3.4.3. Другие модели