§ 5. Токовые и потоковые величины в рассеивающей

И ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СРЕДАХ

Рассмотрим сначала гипотетический случай прохождения на­правленного излучения через рассеивающую, но не поглощаю­щую среду. Пусть в результате прохождения через плоский рас­сеиватель все частицы излучения отклонились на угол ф по отношению к первоначальному направлению движения (рис. 3). Для определенности будем иметь дело с энергетическим флюен­сом Ф_Е (потоковая величина) и током энергии Л٤. До рассеива­теля эти две величины по абсолютному значению равны между собой, поскольку речь идет о направленном излучении. Пусть ٨ — количество энергии, переносимое через единицу площади пе­редней поверхности рассеивателя; поскольку поглощения излу­чения нет, такое же количество энергии пройдет через заднюю поверхность. /₅ есть проекция тока Л٤ на направление нормали к площадке, перпендикулярно расположенной к направлению начального распространения излучения. Следовательно, рассеи­ватель не изменил количество энергии, переносимое через фикси­рованную в пространстве площадку. Значение флюенса после рассеивателя Фе2 связано со значением флюенса до рассеива­теля Ф٤1 соотношением

Фе₂ = Фе1/СО5٠Ф٠ (5.1)

заключить, что среде приводит

Таким образом, потоковая величина возросла в результате процесса рассеяния. Угол рассеивания нами выбран произволь- но, поэтому подобные рассуждения можно провести по отноше- нию к любым направлениям рассеянного излучения, и мы вправе

самом общем случае рассеяние излучения в возрастанию потоковых величин. В приведен-

ном примере вектор тока Ле изме- нил направление и тоже возрос по абсолютной величине в том же со- отношении, как и флюенс; это про- изошло потому, что в нашем слу- чае рассеянное излучение принято

а мы совмещаем

направление вектора тока с направ- лением распространения излучения как до рассеивателя, так и после него. Абсолютная величина тока че- рез площадку, ориентированную па- раллельно передней поверхности рассеивателя, в данном примере остается постоянной. В реальной ситуации рассеяние частиц происхо- дит под различными углами, и ре- зультирующий ток Ле есть геометри- ческая сумма его составляющих в различных направлениях, в то вре-

Рис. 3. Изменение характери- стик поля в рассеивающей среде

направленным,

20

мя как потоковая величина есть арифметическая сумма ее составляющих. Это приводит к тому, что процесс рассеяния в общем случае уменьшает абсолютное значение токовых величин по сравнению с соответствующими потоковыми величинами.

Поглощение излучения приводит к уменьшению как токовых, так и потоковых величин. Таким образом, в реальной среде, где происходит поглощение и рассеяние излучения, поведение токо٠ вых и потоковых величин определяется следующими закономер­ностями.

Поглощение излучения уменьшает и те, и другие величины. Рассеяние приводит к возрастанию потоковых величин; токовые величины в результате рассеяния излучения могут как умень­шаться, так и возрастать, однако отношение токовой величины к соответствующей потоковой уменьшается при наличии рас­сеяния.

Рассмотрим теперь поведение токовых и потоковых величин на границе раздела вакуума и рассеивающе-поглощающей среды на примере фотонного излучения с энергией несколько мегаэлек- трон-вольт. Пусть параллельный пучок фотонов распростра­няется в вакууме и на некотором расстоянии от источника вхо­дит в поглощающую среду (рис. 4). Если бы среды не было, характеристики поля излучения во всем пространстве остава­лись бы неизменными. Для примера сопоставим плотность пото­ка ф и плотность тока j частиц. Для направленного излучения в вакууме эти величины постоянны и их абсолютные значения равны (пунктир на рисунке). При наличии среды ситуация изме­няется. В результате взаимодействия излучения с веществом возникают рассеянные фотоны, летящие в различных направ­лениях (в том числе и назад), а также заряженные частицы (элек­троны). Обратное рассеяние приводит к тому, что плотность потока фотонов ф٦> по мере приближения от источника к по­верхности ؛среды возрастает; в самой среде происходит погло­щение фотонов и плотность потока с увеличением глубины х падает.

Рис. 4. Влияние границы раздела сред на токовые и потоковые величины

21