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ABSTRACT: Recent experiments have confirmed that coherent effects in the multiple scattering of light affect the angular dependence of the intensity reflected by disordered media. By considering the constructive interferences between time-reversed paths of light in a semi-infinite medium, we analyze the experimental line shape of the albedo within the diffusion approximation and explain the observed effects of polarization.
Phys. Rev. Lett. 01/1986; 56:1471-1474.
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ABSTRACT: A detailed experimental study of coherent backscattering of light from aqueous suspensions of polystyrene microspheres is presented. Emphasis is on the effects of particle size, of absorption due to added dye and of light polarization on the shape and height of the backscattering cone. For parallel polarization of incident and scattered beams, the scalar diffusion theory, parametrized by the transport mean free path l*, agrees well with our data up to surprizingly large scattering angles (ql * ~ 1) and quantitatively accounts for the rounding of the cones due to absorption. No deviations from the usual Gaussian statistics of scattered fields is observed up to λ/l* ∼ 0.1. Nous présentons une étude détaillée de la rétrodiffusion cohérente de la lumière par des suspensions aqueuses de microbilles de polystyrène. Nous discutons particulièrement les effets, sur la forme et la hauteur du pic de rétrodiffusion, de la taille des particules, de l'absorption — contrôlée par l'addition d'un colorant — et de la polarisation de la lumière. Lorsque les polarisations incidente et détectée sont parallèles, la théorie de diffusion scalaire, caractérisée par le libre parcours moyen de transport l *, rend compte de la forme du pic jusqu'à des angles de (rétro)diffusion étonnement élevés (ql * ~ 1) et de son arrondissement progressif en présence d'absorption. Nous n'observons aucune déviation à la statistique gaussienne habituelle pour le champ diffusé, et ce jusqu'à des rapports λ/l* ∼ 0,1.
http://dx.doi.org/10.1051/jphys:0198800490106300.
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ABSTRACT: A theoritical study of time dependent correlation functions of the multiply scattered light in a disordered medium is presented. We consider the situation where the fluid containing the elastic scatterers is submitted to a laminar and stationary flow. We establish a general formulation for the phase variation of scattered light originating from the motion of the scatterers within the weak scattering limit $kl\gg 1$. These results are applied to shear and Poiseuille flow as well as to plug flow of non-Newtonian fluids. The validity of the approximations used and possible extension of these results are discussed. Nous présentons une étude théorique des corrélations temporelles de la lumière en régime de diffusion multiple dans un milieu désordonné. Nous considérons la situation où le fluide contenant des diffuseurs élastiques est en écoulement laminaire et stationaire. Nous établissons une formulation générale du déphasage de la lumière diffusée en fonction du déplacement des diffuseurs dans la limite de faible diffusion $kl\gg 1$. Ces résultats sont appliqués aux écoulements de cisaillement et de Poiseuille aussi bien qu'à l'écoulement bouchon des fluides non newtoniens. Enfin, la validité des approximations utilisées et la possibilité d'extension de ces résultats sont discutées.
http://dx.doi.org/10.1051/jp1:1991147.
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ABSTRACT: A theoretical study of the coherent backscattering effect of light from disordered semi-infinite media is presented for various situations including time-dependent effects as well as absorption and amplitude modulation. Particular attention is devoted to the case of anisotropic scattering and to polarization in order to explain quantitatively experimental results. A microscopic derivation of the coherent albedo is given which strongly supports the heuristic formula previously established. In addition the coherent albedo of a fractal system is predicted. The validity of the different approximations used are discussed and some further theoretical developments are presented. Nous présentons une étude théorique de la rétrodiffusion cohérente de la lumière par un milieu désordonné dans diverses situations incluant les effets dépendant du temps, les milieux absorbants et les effets liés à la modulation d'amplitude de la lumière. Nous discutons tout particulièrement le cas de la diffusion anisotrope et les effets de la polarisation afin d'expliquer quantitativement les résultats expérimentaux. Nous donnons un calcul microscopique de l'albedo cohérent afin de justifier la relation heuristique précédemment établie. Nous prédisons aussi la forme de l'albedo cohérent d'un milieu fractal. Enfin, la validité des différentes approximations utilisées est discutée et quelques développements ultérieurs sont évoqués.
http://dx.doi.org/10.1051/jphys:0198800490107700.
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ABSTRACT: The weak localization of waves is formulated in terms of coherent multiple scattering theory. This leads, in the backscattering direction, to an enhancement of the differential cross-section. It manifests itself macroscopically by the doubling of the backscattering intensity in a narrow cone of width Φ c = λ/l . θ(Ω)/τ, where θ(Ω) is the residence time around the incident direction. The corrections to transport coefficients are then derived both in two and three dimensions in terms of Φc. An ε-expansion around the lower critical dimension dc = 2 is then performed and leads to a wave localization threshold for d > 2 around which the critical behaviour is studied. Different kinds of experimental situations leading to the observation of this backscattering cone and critical exponents are then discussed. La localisation faible des ondes est obtenue a partir d'une théorie de diffusion multiple cohérente. Cela conduit à une augmentation de la section efficace différentielle dans la direction de rétrodiffusion. Celle-ci se manifeste de façon macroscopique par une valeur deux fois plus grande de l'intensité rétrodiffusée dans un cône très étroit autour de la direction d'incidence, d'ouverture angulaire Φc = λ/l . θ(Ω)/τ, où θ(Ω) est le temps de résidence. Les corrections aux coefficients de transport sont alors obtenues à deux et trois dimensions à partir de Φc. Un développement en ε autour de la dimension critique inférieure dc = 2 permet alors d'obtenir un seuil de localisation pour les ondes à d > 2 et le comportement critique associé. On discute enfin de différentes situations expérimentales permettant d'observer à la fois le cône de rétrodiffusion et les exposants critiques.
http://dx.doi.org/10.1051/jphyslet:0198500460220104500.
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ABSTRACT: Numerical calculations of a ground state and the rigidity have been made for samples of 50 × 50 Ising spins interacting via ± J bonds on a square lattice using Edmond's algorithm, a method well established in optimization theory. For some value of the concentration (0.1<x<0.2) of antiferromagnetic bonds (-J), an ordered (rigid) state occurs with zero magnetization due to magnetic wall separating domains of opposite spins. This new phase, here named a random antiphase state, could be an intermediate phase between ferromagnetism and paramagnetism.
Solid State Communications 49(8):785-790. · 1.65 Impact Factor
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ABSTRACT: A theoretical study of the time-dependent correlation function of the multiply scattered light in laminar and stationary flow is presented. We study an inhomogeneous system of flow, i.e. when the strain tensor depends on the space variables. Since in such flows the dephasing of light is space dependent, we introduce the useful function of the local density distribution of diffusion paths. We show that the time-dependent correlation function C1(t) of the scattered field is sensitive to the root mean square of velocity gradients weighted by the cloud of diffusive light paths. We establish a general formulation of C1(t) for laminar and stationary flow in the weak scattering limit kl ⪢ 1. The effects of the dimension of the inhomogeneous system and of the boundary conditions are also discussed. These results are applied to the cases of an infinitely thin and continuous sheet of vorticity, of a Rankine vortex, and of a Gaussian shaped velocity gradient.
Physica A: Statistical Mechanics and its Applications.
