پس‌پراکندگی
پس‌پراکندگی (انگلیسی: Backscatter) بازتاب امواج، ذرات یا سیگنال‌ها به جهتی است که از آن آمده‌اند. این معمولاً یک بازتاب پخش‌شده به دلیل پراکندگی است، برخلاف بازتاب آینه‌ای مانند بازتاب از یک آینه، اگرچه پراکندگی آینه‌ای می‌تواند در تابش عادی با یک سطح نیز رخ دهد. پراکندگی برگشتی کاربردهای مهمی در اخترشناسی، عکاسی و سونوگرافی پزشکی دارد. اثر متضاد، پراکندگی رو به جلو است، مثلاً وقتی یک ماده شفاف مانند ابر ، نور خورشید را پخش می‌کند و نور ملایمی ایجاد می‌کند.[۱][۲]
پس‌پراکندگی امواج در فضای فیزیکی
پس‌پراکندگی می‌تواند در موقعیت‌های فیزیکی کاملاً متفاوتی رخ دهد، جایی که در آنها امواج یا ذرات ورودی به وسیله سازوکارهای گوناگون از مسیر اصلی خود منحرف می‌شوند:
- بازتاب پخشیده از ذرات بزرگ و پراکندگی مای، که باعث پدیده‌های آلپنگلو و گگن‌شاین می‌شود و در رادار هواشناسی هم دیده می‌شود.
- برخوردهای غیرالاستیک بین امواج الکترومغناطیسی و محیط انتشار (پراکندگی بریلوئن و پراکندگی رامان)، که در فیبر نوری اهمیت دارد، پایین‌تر توضیح داده شده است؛
- برخوردهای الاستیک بین یون‌های شتاب‌دار و یک نمونه (پس‌پراکندگی رادرفورد)
- پراش براگ از کریستال‌ها، که در آزمایش‌های پراکندگی غیرالاستیک به کار می‌رود (پس‌پراکندگی نوترون، طیف‌سنجی اشعه ایکس پس‌پراکن)؛
- پراکندگی کامپتون، که در تصویربرداری اشعه ایکس پس‌پراکناستفاده می‌شود.
- پس‌پراکندگی تحریک‌شده، که در اپتیک غیرخطی مشاهده می‌شود و با دسته‌ای از جواب‌های معادله سه موجی توصیف می‌شود.
گاهی، پراکندگی کم و بیش ایزوتروپیک است، یعنی ذرات ورودی به‌طور تصادفی در جهات مختلف پخش می‌شوند، بدون اینکه ترجیح خاصی برای پراکندگی رو به عقب وجود داشته باشد. در این موارد، اصطلاح «پس‌پراکندگی» فقط به محل آشکارساز اشاره می‌کند که به دلایل عملی خاصی انتخاب شده است:
- در تصویربرداری اشعه ایکس، پس‌پراکندگی صرفادر مقابل تصویربرداری عبوری به کار می‌رود؛
- در طیف‌سنجی نوترونی غیرالاستیک یا پرتو ایکس، هندسهٔ پس‌پراکندگی به این دلیل انتخاب می‌شود که وضوح انرژی را بهینه می‌کند؛
- در نجوم، نور پس‌پراکن نوری است که با زاویه فازی کمتر از ۹۰ درجه بازتاب می‌شود.
در موارد دیگر، شدت پراکندگی در جهت معکوس افزایش می‌یابد. این می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد:
- در پدیده آلپنگلو، نور قرمز غالب است زیرا بخش آبی طیف بر اثر پراکندگی ریلی کاهش می‌یابد.
- در گگن‌شاین، تداخل سازنده ممکن است نقشی داشته باشد.
- پس‌پراکندگی همدوس در محیط‌های تصادفی مشاهده می‌شود؛ برای نور مرئی، معمولاً در سوسپانسیون‌هایی مانند شیر. به دلیل موضعی شدن ضعیف، پراکندگی چندگانه تقویت شده در جهت عقب مشاهده می‌شود.
- سیستم مختصات هم‌ترازی پس‌پراکندگی (BSA) اغلب در کاربردهای راداری استفاده می‌شود.
- سیستم مختصات خم ترازی پیش‌پراکندگی (FSA) عمدتاً در کاربردهای نوری استفاده می‌شود.
ویژگی‌های پس‌پراکندگیِ یک هدف به طول‌موج وابسته است و می‌تواند به قطبش هم وابسته باشد؛ بنابراین، سامانه‌های حسگری که از چند طول‌موج یا چند قطبش استفاده می‌کنند می‌توانند برای استنباط اطلاعاتِ بیشتری دربارهٔ ویژگی‌های هدف به کار روند.
رادار، به‌ویژه رادار هواشناسی
پش‌پراکندگی اصل کار سیستم‌های راداری است. در رادارهای هواشناسی، اگر طول موج بزرگتر از قطر ذره باشد (پراکندگی ریلی)پس‌پراکندگی متناسب است با توان ششم قطر هدف ضربدر خواص بازتاب ذاتی آن. آب تقریباً ۴ برابر از یخ بازتابنده تر است، اما قطرات بسیار کوچکتر از دانه‌های برف یا دانه‌های تگرگ هستند؛ بنابراین پس‌پراکندگی به ترکیبی از این دو عامل وابسته است. قوی‌ترین پس‌پراکندگی از تگرگ و دانه‌های بزرگ (یخ جامد) به دلیل اندازه آنها ناشی می‌شود، اما اثرات غیر ریلی (پراکندگی مای) می‌تواند تفسیر را گیج‌کننده کند. یکی دیگر از بازتاب‌های قوی، از برف درحال ذوب یا تگرگ خیس ناشی می‌شود، زیرا هم اندازه بزرگی دارند و هم بازتابندگی آب را. آنها اغلب به صورت نرخ‌های بارش بسیار بالاتر از مقدار واقعی ظاهر می‌شوند که به آن نوار روشن گفته می‌شود. باران پس‌پراکندگی متوسطی دارد که قطرات بزرگ (مانند رعد و برق) قوی‌تر و با قطرات کوچک (مانند مه یا نم نم باران) بسیار ضعیف‌تر هستند. برف پس‌پراکندگی نسبتاً ضعیفی دارد. رادارهای هواشناسی دو قطبی، پس‌پراکندگی را در قطبش‌های افقی و عمودی اندازه می‌گیرند تا از نسبت سیگنال‌های عمودی و افقی، اظلاعاتی دربارهٔ شکل درات بدست آورند.
در موج‌برها
روش پس‌پراکندگی همچنین در کاربردهای فیبر نوری برای تشخیص خطاهای نوری به کار می‌رود. نوری که از طریق کابل فیبر نوری منتشر می‌شود، به دلیل پراکندگی ریلی به تدریج تضعیف می‌شود؛ بنابراین، خطاها با پایش تغییرات بخشی از نور رایلی پس‌پراکنده شناسایی می‌شوند. از آنجایی که نور پس‌پراکنده هنگام حرکت در طول کابل فیبر نوری به صورت نمایی تضعیفمی‌شود، مشخصه تضعیف در یک نمودار مقیاس لگاریتمی نمایش داده می‌شود. اگر شیب نمودار تند باشد، افت توان زیاد است. اگر شیب ملایم باشد، فیبر نوری از نظر تلفات، ویژگی قابل قبولی دارد.
اندازه‌گیری تلفات با روش پس‌پراکندگی این امکان را می‌دهد که کابل فیبر نوری را فقط از یک سر آن و بدون برش فیبر، اندازه‌گیری کنند، بنابراین می‌توان به راحتی از آن برای ساخت و نگهداری فیبرهای نوری استفاده کرد.
در عکاسی
اصطلاح پس‌پراکندگی (backscatter) در عکاسی به نوری گفته می‌شود که از فلاش، استروب یا چراغ‌های ویدیویی می‌آید و از ذراتی که در میدان دید لنز قرار دارند منعکس می‌شوند و باعث می‌شوند لکه‌های نور در عکس ظاهر شوند. این امر باعث ایجاد چیزی می‌شود که گاهی اوقات به عنوان آثار کروی (orb artifacts) شناخته می‌شود. پس‌پراکندگی در عکاسی می‌تواند ناشی از دانه‌های برف، باران یا مه یا گرد و غبار موجود در هوا باشد. به دلیل محدودیت‌های اندازه دوربین‌های کامپکت و فوق کامپکت مدرن، به ویژه دوربین‌های دیجیتال، فاصله بین لنز و فلاش داخلی کاهش یافته است، در نتیجه زاویه بازتاب نور به لنز کاهش یافته و احتمال بازتاب نور از ذراتی که معمولاً قابل مشاهده نیستند افزایش می‌یابد. از این رو، اثر کروی در عکس‌های دوربین‌های دیجیتال یا فیلمی کوچک رایج است.[۱][۳]
جستارهای وابسته
- پس‌پراکندگی (ایمیل)
- اشعه ایکس پس‌پراکن (در کاربردهای اسکن امنیتی، مثلاً در فرودگاه‌ها)
- پیش‌پراکندگی
- پراکندگی
- پراش الکترون‌های برگشتی
منابع
"Flash reflections from floating dust particles". Fujifilm.com. Fuji Film. Archived from the original on July 27, 2005. Retrieved 19 June 2017. Cynthia Baron. Adobe Photoshop Forensics: Sleuths, Truths, and Fauxtography. Cengage Learning; 2008. شابک ۱−۵۹۸۶۳−۶۴۳-X. p. 310–.
- 1 2 "Flash reflections from floating dust particles". Fujifilm.com. Fuji Film. Archived from the original on July 27, 2005. Retrieved 19 June 2017.
- ↑ Cynthia Baron. Adobe Photoshop Forensics: Sleuths, Truths, and Fauxtography. Cengage Learning; 2008. شابک ۱−۵۹۸۶۳−۶۴۳-X. p. 310–.
- ↑ Cynthia Baron. Adobe Photoshop Forensics: Sleuths, Truths, and Fauxtography. Cengage Learning; 2008. شابک ۱−۵۹۸۶۳−۶۴۳-X. p. 310–.
- پراکندگی