Вышедшие номера
Баланс энергии при когерентном рассеянии излучения системой многих частиц
Апресян Л.А., Красовский В.И., Расмагин С.И.
Email: leon_apresyan@mail.ru
Поступила в редакцию: 8 ноября 2024 г.
В окончательной редакции: 21 февраля 2025 г.
Принята к печати: 24 февраля 2025 г.
Выставление онлайн: 14 июля 2025 г.

С использованием единообразного описания полей падающей и рассеянных волн рассмотрены условия энергетического баланса для средних по времени потоков энергии при рассеянии монохроматической волны, создаваемой произвольным источником излучения на системе взаимодействующих через рассеянные поля частиц. Получена "лемма дуальности" для локальных значений энергетических потоков, аналогичная лемме Лоренца для полей от двух источников и определяющая перераспределение потоков энергии поля между рассеивателями и источником. Полный поток энергии разделяется на "энергетические" и "интерференционные" части, каждой из которых отвечает своя локализованная на частицах функция источников, и которые сохраняются в процессе распространения в свободном пространстве. Описаны варианты оптической теоремы, отвечающие различным выборам подсистем (кластеров), а также их соотношение с фактором Перселла. Показано, в частности, что для произвольного кластера из когерентно взаимодействующих частиц можно записать обычную форму оптической теоремы, выразив мощность экстинкции в виде суммы мощностей поглощения каждой частицей и мощности рассеяния, однако при этом экстинкция и рассеяние становятся зависящими от интерференционных слагаемых, связанных с выбором конкретного кластера внутри рассматриваемой системы. Конечным результатом является детальная картина энергообмена для произвольно выбранных кластеров из взаимодействующих частиц. Ключевые слова: многократное рассеяние, когерентный источник излучения, сохранение энергии, оптическая теорема, эффект Перселла, радиационные потери. DOI: 10.21883/0000000000
  1. J.D. Jackson. Classical electrodynamics, 3-rd eds. (Wiley, NY., 1999)
  2. Л. Новотный, Б. Хехт. Основы нанооптики (Физматлит, М., 2009)
  3. B.A. Lippmann, J. Schwinger. Phys. Rev. Lett., 79 (3), 469 (1950). DOI: 10.1103/PhysRev.79.469
  4. С. Чандрасекар. Перенос лучистой энерги (Изд-во ИЛ., М., 1953)
  5. Л.А. Апресян, Ю.А. Кравцов. Теория переноса излучения: статистические и волновые аспекты (Наука, М., 1983; Engl. expanded ed.: Gordon and Breach, Amsterdam, 1996)
  6. H. Shim, Z. Kuang, Z. Lin, O.D. Miller. Nanophotonics, 13 (12), 2107 (2024). DOI: 10.1515/nanoph-2023-0630
  7. Z. Kuang, L. Zhang, O.D. Miller. Optica, 7, 1746 (2020). DOI: 10.1364/OPTICA.398715
  8. Y. Ivanenko, M. Gustafsson, S. Nordebo. Opt. Express, 27 (23), 34323 (2019). DOI: 10.1364/OE.27.0347323
  9. S. Boyd, L. Vandenberghe. Convex optimization (Cambridge Univ. Press, 2004)
  10. J.R. Taylor. Scattering theory. The quantum theory of nonrelativistic collisions (Wiley, NY., 1972)
  11. R.G. Newton. Am. J. Phys., 44 (7), 639 (1976)
  12. M. Venkatapathi. JQSRT, 113 (13), 1705 (2012). DOI: 10.1016/j.jqsrt.2012.04.019
  13. A.E. Moskalensky, M.A. Yurkin. Phys. Rev., A 99, 053824 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevA.99.053824
  14. L.A. Apresyan. J. Ac. Soc. Am., 150, 2024 (2021). DOI: 10.1121/10.0005915
  15. L.A. Apresyan, T.V. Vlasova, V.I. Krasovskii. Phys. Wave Phen., 32, 19 (2024). DOI: 10.3103/S1541308X24010011
  16. Л.А. Апресян. ЖТФ, 93 (3), 332 (2023). DOI: 10.21883/JTF.2023.03.54843.254-22
  17. Л.А. Вайнштейн. Электромагнитные волны (Радио и связь, М., 1988)
  18. Г. Иос. Курс теоретической физики. Ч. 1. Механика и электродинамика (Наука, М., 1963)
  19. C.R. Simovski. Opt. Lett., 44 (11), 2697 (2019). DOI: 10.1364/OL.44.002697
  20. Ф.Р. Гантмахер. Теория матриц (Наука, М., 1966)
  21. P. de Vries, D.V. van Coevorden, A. Lagendijk. Rev. Mod. Phys., 70 (2), 447 (1998). DOI: 10.1103/revmodphys.70.447
  22. V.S. Asadchy, M.S. Mirmoosa, A. Diaz-Rubio, S. Fan, S.A. Tretyakov. Proc. IEEE, 108 (10), 1684 (2020). DOI: 10.1109/JPROC.2020.3012381
  23. A.E. Moskalensky, M.A. Yurkin. Rev. Phys., 6, 100047 (2021). DOI: 10.1016/j.revip.2020.100047
  24. E.A. Marengo, J. Tu. Progr. Electromagn. Res., B 65, 1 (2016). DOI: 10.2528/PIERB15110506