The amplitude of the coherent backscattering intensity peak for discrete random media: effect of packing density

Abstract

The amplitude of the coherent backscattering intensity peak is computed for a medium composed of densely packed, randomly positioned particles. The cyclical component of the Stokes reflection matrix at exactly the back scatter ing direction is expressed in terms of the ladder component, and the ladder component is rigorously computed by numerically solving the vector radiative transfer equation. The effect of packing density is accounted for by multiplying the single-scattering Mueller matrix by the static structure factor computed in the Percus — Yevick approximation. It is shown that increasing packing density can substantially reduce the amplitude of the copolarized coherent backscattering peak, especially for smaller particles, and can make it significantly lower than 2. The effect of packing density on the amplitude of the cross-polarized peak is significantly weaker.

Рассчитывается амплитуда обратного когерентного пика в интенсивности для среды, состоящей из плотно упакованных случайно расположенных частиц. Циклический компонент матрицы отражения в представлении Стокса в направлении точно назад выражен через лестничный компонент. Последний рассчитывается путем численного решения векторного уравнения переноса. Эффект плотной упаковки учитывается путем умножения матрицы Мюллера однократного рассеяния на статисческий структурный фактор, рассчитанный в приближении Перкуса—Йевика. Показано, что увеличение плотности упаковки может значительно ослабить параллельно поляризованный когерентный пик обратного рассеяния и уменьшить его амплитуду до значений, значительно меньших 2. Влияние плотной упаковки на амплитуду поперечно поляризованного пика оказывается намного более слабым.

Розраховано амплітуду зворотного когерентного піку інтенсивності для середовища, що складається із щільно упакованих випадково розташованих частинок. Циклічний компонент матриці відбиття у поданні Стокса у напрямку точно назад виражено через драбинний компонент. Останній розраховується шляхом числового розв’язку векторного рівняння переносу. Ефект щільної упаковки враховано шляхом множення матриці Мюллера однократного розсіяння на статичний структурний фактор, розрахований у наближенні Перкуса — Євіка. Показано, що збільшення щільності упаковки може значно послабити паралельно поляризований когерентний пік зворотного розсіяння та зменшити його амплітуду до значень, значно менших від 2. Вплив щільної упаковки на амплітуду поперечно поляризованого піку виявився набагато слабкішим.