Распространение света в турбулентной водной среде

Abstract

В приближении геометрической оптики изучаются статистические характеристики световой волны, распространяющейся в турбулентной водной среде, флуктуации показателя преломления которой определяются флуктуациями температуры и солености. Для локально однородной и изотропной турбулентности использовалась модель спектра флуктуаций показателя преломления Eк, разработанная на основе модели Коррсина-Пао, полученной для температурного спектра. Показано, что в зависимости от вклада температурных и соленостных флуктуаций в флуктуации показателя преломления структурная функция фазы и сумма продольной и поперечной корреляционных функций углов прихода световой волны претерпевают существенные изменения: возникают локальные выпуклости, обусловленные наличием локальных экстремумов в спектре Eк, изменяется форма кривых.

У наближеннi геометричної оптики вивчаються статистичнi характеристики свiтлової хвилi, що поширюється в турбулентному водяному середовищi, флуктуацiї показника заломлення якої визначаються флуктуацiями температури i солоностi. Для локально однорiдної та iзотропної турбулентностi використовувалася модель спектра флуктуацiй показника заломлення Eк, що розроблена на основi моделi Коррсина-Пао, яка була отримана для температурного спектра. Показано, що в залежностi вiд внеску температурних i солоносних флуктуацiй у флуктуацiї показника заломлення структурна функцiя фази i сума поздовжньої i поперечної кореляцiйних функцiй кутiв приходу свiтлової хвилi мають iстотнi змiни: виникають локальнi опуклостi, якi обумовленi наявнiстю локальних экстремумiв у спектрi Eк, змiнюється форма кривих.

Statistical characteristics of light wave propagating in turbulent water are studied by using the approximation of the geometric optic. It is assumed that optical refractive-index fluctuations caused by the fluctuations of temperature and salinity. Model of the spectrum of optical refractive-index fluctuations was developed on the base of the Corrsin-Pao model of the spectrum of temperature fluctuations. It is shown that the structure function of phase and sum of the longitudinal and cross correlation functions of the angle of arrival of light wave are changed significantly depending on the contributions of temperature and salinity fluctuations in the refractive-index fluctuations. It is demonstrated that local bumps arise in the characteristics, shapes of curves are changed. The local extremums of the spectrum of refractive-index fluctuations are responsible for these anomalies.