hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667319020126hydrophysics-61Research ArticleИСТОРИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ В ОБЛАСТИ ГИДРОФИЗИКИTHE HISTORY OF SCIENCE AND TECHNICS IN HYDROPHYSICSПрямые задачи рассеяния света в работах К. С. ШифринаDirect light scattering tasks in works of K. S. ShifrinИльинВ. Б.Il’inV. B.

Санкт-Петербург

St.-Petersburg

v.b.ilin@spbu.ruФарафоновВ. Г.FarafonovV. G.

Санкт-Петербург

St.-Petersburg

Санкт-Петербургский государственный университет; Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения; Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАНРоссияSt.-Petersburg State University; St.-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation; Main (Pulkovo) Astronomical Observatory RASRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроенияРоссияSt.-Petersburg State University of Aerospace InstrumentationRussian Federation20192911202112294101Copyright © Ильин В.Б., Фарафонов В.Г., 20212021Ильин В.Б., Фарафонов В.Г.Il’in V.B., Farafonov V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/61

Рассматриваются исследования К.С. Шифрина, посвященные развитию и непосредственному применению точных и приближенных методов решения проблемы рассеяния света малыми частицами. Обсуждается роль монографии «Рассеяние света в мутной среде» (ГИТТЛ, 1951) и пятитомного издания «Таблиц по светорассеянию» (ГИМИЗ, 1966-73). Отмечены работы, рассматривающие очень большие или очень малые рассеивающие частицы, частицы с относительным показателем преломления близким к 1, двуслойные частицы и частицы с показателем преломления, непрерывно меняющимся вдоль радиуса, а также ряд иных работ, связанных с решением прямых задач светорассеяния.

We consider the works of K.S. Shifrin devoted to development and applications of the rigid and approximate methods to solve the problem of light scattering by small particles. We discuss the impact of his book “Scattering of light in a turbid medium” and five volumes of “Tables of light scattering”. We note his papers on light scattering by very large and very small particles, particles with the refractive index m close to 1, core-mantle particles and particles with m continuously changing along the radius, as well as some other papers related to solution of the direct tasks in light scattering.

рассеяние света малыми частицамиlight scattering by small particlesРабота частично поддержана грантами РФФИ 16-02-00194, 18-52-52006 и грантом СПбГУАП. Авторы благодарны Н.И. Кудрявцеву за помощь при подготовке фотографийReferencesШифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде. М.-Л.: ГТТИ, 1951. 288 с.Shifrin K.S. Scattering of light in a turbid medium. Moscow, GTTI, 1951. 288 p. (in Russian).Shifrin K.S. Scattering of light in a turbid medium. Washington: NASA, 1968. 212 p.Shifrin K.S. Scattering of light in a turbid medium. Washington, NASA, 1968. 212 p.van de Hulst H.C. Light scattering by small particles. New York: J.Wiley, 1957. 470 p.van de Hulst H.C. Light scattering by small particles. New York, J. Wiley, 1957. 470 p.Deirmendjian D. Electromagnetic scattering on spherical polydispersions. New York: Elsevier, 1969. 165 p.Deirmendjian D. Electromagnetic scattering on spherical polydispersions. New York, Elsevier, 1969. 165 p.Kerker M. The scattering of light and other electromagnetic radiation. New York: Academic Press, 1969. 666 p.Kerker M. The scattering of light and other electromagnetic radiation. New York, Academic Press, 1969. 666 p.Bohren C.F., Huffman D.R. Absorption and scattering of light by small particles. New York: Wiley, 1983. 545 p.Bohren C.F., Huffman D.R. Absorption and scattering of light by small particles. New York, Wiley, 1983. 545 p.Шифрин Я.С. Кусиель Соломонович Шифрин – Ученый, Учитель и Человек. Харьков: Контраст, 2008. 413 с.Shifrin Ya.S. Kusiel Solomonovich Shifrin – Scientist, Teacher and Person. Kharkov, Contrast, 2008. 413 p.Strutt J.W. (Baron Rayleigh) On the scattering of by small particles // Phil. Mag. 1871. V. 41, N 275. P. 447–454.Strutt J.W. (Baron Rayleigh). On the scattering of by small particles. Phil. Mag. 1871, 41, 275, 447–454.Maxwell J.C. A treatise of electricity and magnetism. Oxford: Clarendon Press, 1873. 866 p.Maxwell J.C. A treatise of electricity and magnetism. Oxford, Clarendon Press, 1873. 866 p.Mie G. Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen // Annal. Phys. 1908. V. 25, N 3. P. 377–445.Mie G. Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen. Annal. Phys. 1908, 25, 3, 377–445.Шифрин К.С. Индикатриса рассеяния света палочкообразными и дискообразными частицами примеси в атмосфере // Труды ГГО. 1947. № 6. С. 3–16.Shifrin K.S. Light scattering function for stick-like and disk-like admixture particles in atmosphere. Trudy GGO. 1947, 6, 3–16 (in Russian).Шифрин К.С. К теории рассеяния света на примесях в атмосфере и гидросфере // Докл. АН СССР. 1948. Т. 59, № 3. С. 483–486.Shifrin K.S. On theory of light scattering on admixtures in atmosphere and hydrosphere. Dokl. Akad. Nauk USSR. 1948, 59, 3, 483–486 (in Russian).Шифрин К.С. К теории рассеяния света в атмосфере // Труды ГГО. 1950. № 19. С. 255–287.Shifrin K.S. To theory of light scattering in atmosphere. Trudy GGO. 1950, 19, 255–287 (in Russian).Шифрин К.С. Об одной ошибке при табулировании формул Ми // Изв. АН СССР, сер. геогр. геофиз. 1949. Т. 13, № 2. С. 165–167.Shifrin K.S. On an error in tabulation of Mie formulae. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr. Geofiz. 1949, 13, 2, 165–167 (in Russian).Шифрин К.С. Вывод формул для интенсивностей рассеяния естественного света из формул Ми // Труды ГГО. 1951. № 26. С. 75–78.Shifrin K.S. Derivation of formulae for intensity of natural light from Mie formulae. Trudy GGO. 1951, 26, 75–78 (in Russian).Шифрин К.С. Коэффициент рассеяния на больших частицах // Изв. АН СССР, сер. геогр. геофиз. 1950. № 1. С. 64–69.Shifrin K.S. Coefficient of scattering by large particles. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr. Geofiz. 1950, 1, 64–69 (in Russian).Шифрин К.С. Рассеяние света на крупных каплях и поляризация света в радугах // Изв. АН СССР, сер. геогр. геофиз. 1950. № 2. С. 128–163.Shifrin K.S. Scattering of light by large drops and light polarization in rainbows. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr. Geofiz. 1950, 2, 128–163 (in Russian).Шифрин К.С. Рассеяние света на предельно большой прозрачной частице // Труды ГГО. 1951. № 26. 83–98.Shifrin K.S. Scattering of light on an extremely large transparent particle. Trudy GGO. 1951, 26, 83–98 (in Russian).Шифрин К.С. Тепловое излучение малых частиц // Докл. АН СССР. 1951. Т. 77, № 3. С. 399–402.Shifrin K.S. Thermal radiation of small particles. Dokl. Akad. Nauk USSR. 1951, 77, 3, 399–402 (in Russian).Шифрин К.С. Рассеяние света на двухслойной частице // Изв. АН СССР, сер. геоф. 1952. N 2. С. 15–20.Shifrin K.S. Scattering of light by a two-layered particle. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geofiz. 1952, 2, 15–20 (in Russian).Шифрин К.С., Новосельцев Е.П. Вычисление некоторого класса определенных интегралов, содержащих квадрат бесселевой функции первого порядка // Труды ГГО. 1959. № 100. С. 25–36.Shifrin K.S., Novosel’tsev E.P. Calculation of some class of definite integrals including a square of the Bessel function of the first kind. Trudy GGO. 1959, 100, 25–36 (in Russian).Шифрин К.С., Рабинович Ю.И. Спектральные индикатрисы крупных капель воды и спектральная поляризация радуг // Изв. АН СССР, сер. геоф. 1957. № 12, 1491–1507.Shifrin K.S., Rabinovich Y.I. Spectral scattering functions for large drops of water and spectral polarization of rainbows. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geofiz. 1957, 12, 1491–1507 (in Russian).Шифрин К.С., Пунина В.А. Об индикатрисе рассеяния света в области малых углов // Изв. АН СССР, сер. физ. атм. океан. 1968. Т. 4, № 7. С. 783–791.Shifrin K.S., Punina V.A. On light scattering function in the region of small angles. Izv. Akad. Nauk, Ser. Fiz. Atmosh. Okean. 1968, 4, 7, 783–791 (in Russian).Шифрин К.С., Раскин В.Ф. К теории индикатрисы Рокара // Тр. ГГО. 1959. № 100. С. 3–14.Shifrin K.S., Raskin V.F. To theory of Rocard scattering function. Trudy GGO. 1959, 100, 3–14 (in Russian).Шифрин К.С., Раскин В.Ф. Средняя индикатриса при гамма-распределении // Тр. ГГО. 1961. № 109. С. 161–167.Shifrin K.S., Raskin V.F. Mean scattering function for gamma-distribution. Trudy GGO. 1961, 109, 161–167 (in Russian).Шифрин К.С., Раскин В.Ф. Чувствительность полидисперсной индикатрисы к форме кривой распределения // Докл. АН СССР. 1961. Т. 137, № 1. С. 64–68.Shifrin K.S., Raskin V.F. Sensitivity of polydispersion scattering function to shape of distribution curve. Dokl. Akad. Nauk USSR. 1961, 137, 1, 64–68 (in Russian).Шифрин К.С., Чаянова Э.А. Индикатриса для распределения Юнге и типа Юнге // Тр. ГГО. 1965. № 170. С. 3–36.Shifrin K.S., Chayanova E.A. Phase function for Junge distribution and Junge-type one. Trudy GGO. 1965, 170, 3–36 (in Russian).Шифрин К.С. Световое давление на частицы разных веществ // Опт. Спектр. 1964. Т. 18, № 4. С. 690–697.Shifrin K.S. Pressure of light on particles of various substances. Opt. Spektrosk. 1964, 18, 4, 690–697 (in Russian).Шифрин К.С., Черняк М.М. Рассеяние и ослабление сантиметрового излучения каплями осадков // Тр. ГГО. 1967. № 203. С. 109–122.Shifrin K.S., Chernyak M.M. Scattering and extinction of centimeter radiation by raindrops. Trudy GGO. 1967, 203, 109–122 (in Russian).Шифрин К.С., Золотова Ж.К. Поперечник рассеяния света абсолютно отражающими частицами под углом 90о // Тр. ГГО. 1966. № 184. С. 141–148.Shifrin K.S., Zolotova Z.K. Light scattering cross-section for perfectly reflecting particles for the angle of 90o. Trudy GGO. 1966, 184, 141–148 (in Russian).Шифрин К.С., Зельманович И.Л. Таблицы по светорассеянию. Т. 1. Угловые функции. Л.: ГИМИЗ, 1966.Shifrin K.S., Zel’manovich I.L. Tables on Light Scattering. Part 1. Angular functions. Leningrad, GIMIZ, 1966 (in Russian).Шифрин К.С., Зельманович И.Л. Таблицы по светорассеянию. Т. 2. Таблицы матриц рассеяния и составляющих рассеянного поля. Л.: ГИМИЗ, 1968, 471 с.Shifrin K.S., Zel’manovich I.L. Tables on Light Scattering. Part 2. Tables of the Scattering Matrix and of the Components of the Scattered Electric Field. Leningrad, GIMIZ, 1968, 471 p. (in Russian).Зельманович И.Л., Шифрин К.С. Таблицы по светорассеянию. Т. 3. Коэффициенты ослабления, рассеяния и лучевого давления. Л.: ГИМИЗ, 1968. 432 с.Zel’manovich I.L., Shifrin K.S. Tables on Light Scattering. Part 3. Extinction, Scattering and Radiation Pressure Efficiencies. Leningrad, GIMIZ, 1968. 432 p. (in Russian).Зельманович И.Л., Шифрин К.С. Таблицы по светорассеянию. Т. 4. Рассеяние полидисперсными системами. Л.: ГИМИЗ, 1971. 168 с.Zel’manovich I.L., Shifrin K.S. Tables on Light Scattering. Part 4. Scattering by polydispersed systems. Leningrad, GIMIZ, 1971. 168 p. (in Russian).Шифрин К.С., Салганик И.Н. Таблицы по светорассеянию. Т. 5. Рассеяние света моделями морской воды. Л.: ГИМИЗ, 1973. 219 с.Shifrin K.S., Salganik I.N. Tables on Light Scattering. Part 5. Light scattering by sea water models. Leningrad, GIMIZ, 1973. 219 p. (in Russian).Шифрин К.С., Черняк М.М. Тепловое излучение капель воды в микроволновой области // Изв. АН СССР, сер. физ. атм. океан. 1974. Т. 10, № 10. С. 1107–1110.Shifrin K.S., Chernyak M.M. Thermal radiation of water drops in microwave region. Izv. Akad. Nauk, Ser. Fiz. Atmosh. Okean. 1974, 10, 10, 1107–1110 (in Russian).Буренков В.Н., Копелевич О.В., Шифрин К.С. Рассеяние света крупными частицами с показателем преломления, близким к единице // Изв. АН СССР, сер. физ. атм. океан. 1975. Т. 11, № 8. С. 828–835.Burenkov V.N., Kopelevich O.V., Shifrin K.S. Light scattering of large particles with refractive index close to unity. Izv. Akad. Nauk, Ser. Fiz. Atmosh. Okean. 1975, 11, 8, 828–835 (in Russian).Шифрин К.С., Микулинский И.А. Рассеяние света ансамблем «мягких» несферических частиц произвольной формы // Оптика моря / ред. Шифрин К.С. М.: Наука, 1983. С. 17–32.Shifrin K.S., Mikulinsky I.A. Light scattering by ensemble of “soft” nonspherical particles of arbitrary shape. Optics of Sea, ed. Shifrin K.S. Moscow, Nauka, 1983, 17–32 (in Russian).Шифрин К.С., Микулинский И.А. Рассеяние света системой частиц в приближении Релея-Ганса // Опт. Спектр. 1982. Т. 52, № 2. С. 359–366.Shifrin K.S., Mikulinsky I.A. Light-scattering by the system of particles in the Rayleigh-Hans approximation. Opt. Spektrosk. 1982, 52, 2, 359–366 (in Russian).Гуревич И.Я., Кокорин А.М., Шифрин К.С. Отражение оптического излучения нефтяными пленками переменной толщины // Океанол. 1982. Т. 22, № 4. С. 573–578.Gurevich I.Y., Kokorin A.M., Shifrin K.S. Optical radiation reflection by variable thickness oil films. Okeanol. 1982, 22, 4, 573–578 (in Russian).Шифрин К.С., Шифрин Я.С., Микулинский И.А. Дифракция электромагнитной волны на экране случайной формы // Письма ЖТФ. 1984. Т. 10, № 2. С. 68–72.Shifrin K.S., Mikulinsky I.A. Diffraction of electromagnetic waves on the screen of random shapes. Pisma Zh. Tekhn. Fiz. 1984, 10, 2, 68–72 (in Russian).Шифрин К.С., Перельман А.Я., Кокорин А.М. Рассеяние света двухслойными диэлектрическими частицами с непрерывными оптическими свойствами // Опт. Спектр. 1985. Т. 59, № 3. С. 597–602.Shifrin K.S., Perel’man A.Y., Kokorin A.M. Light scattering by two-layered dielectric particles with continuous optical properties. Opt. Spektrosk. 1985, 59, 3, 597–602 (in Russian).Шифрин К.С., Перельман А.Я., Кокорин А.М. Оптические свойства частиц сложной структуры. Ансамблевый подход // Письма ЖТФ. 1985. Т. 11, № 13. С. 790–794.Shifrin K.S., Perel’man A.Y., Kokorin A.M. Optical properties of particles of a complex structure – ensemble approach. Pisma Zh. Tekhn. Fiz. 1985, 11, 13, 790–794 (in Russian).Шифрин К.С., Гардашов Р.Г. Интенсивность света, отраженного от морской поверхности // Изв. АН СССР, сер. физ. атм. океан. 1987. Т. 23, № 4. С. 415–422.Shifrin K.S., Gardashev R.G. Intensity of light scattered from the sea surface. Izv. Akad. Nauk, Ser. Fiz. Atmosh. Okean. 1987, 23, 4, 415–422 (in Russian).Смирнов А.В., Шифрин К.С. Поглощение света дисперсной системой // Коллоид. журн. 1987. Т. 49, № 4. С. 809–811.Smirnov A.V., Shifrin K.S. Light-absorption by a dispersed system. Colloid J. USSR. 1987, 49, 4, 726–728.Шифрин К.С., Тонна Г. Простая формула для поперечника поглощения слабо преломляющих частиц // Опт. Спектр. 1992. Т. 72, № 2. С. 668–669.Shifrin K.S., Tonna G. Simple formula of absorption size across for lightly refracting particles. Opt. Spektrosk. 1992, 72, 2, 487–490 (in Russian).Золотова Ж.К., Шифрин К.С. Рассеяние и поглощение радиации крупными каплями воды в спектральной области 0.2–200 мкм // Изв. АН СССР, сер. физ. атм. океан. 1993. Т. 29, № 4. С. 532–536.Zolotova Z.K., Shifrin K.S. Scattering and absorption of radiation by large water droplets in spectral range 0.2–200 micron. Izv. Akad. Nauk, Ser. Fiz. Atmosh. Okean. 1993, 29, 4, 532–536 (in Russian).Кокорин А.М., Шифрин К.С. Влияние микрофизических характеристик бактерий на показатель рассеяния морской воды // Изв. АН СССР, сер. физ. атм. океан. 1993. Т. 29, № 1. С. 126–130.Kokorin A.M., Shifrin K.S. Influence of microphysical characteristics of bacteria on sea-water refraction index. Izv. Akad. Nauk, Ser. Fiz. Atmosh. Okean. 1993, 29, 1, 126–130 (in Russian).Shifrin K.S., Zolotov I.G. Quasi-stationary scattering of electromagnetic pulses by spherical particles // Appl. Opt. 1994. V. 33, N 33. P. 7798–7804.Shifrin K.S., Zolotov I.G. Quasi-stationary scattering of electromagnetic pulses by spherical particles. Appl. Opt. 1994, 33, 33, 7798–7804.Shifrin K.S., Zolotov I.G. Nonstationary scattering of electromagnetic pulses by spherical particles // Appl. Opt. 1995. V. 34, N 3. P. 552–558.Shifrin K.S., Zolotov I.G. Nonstationary scattering of electromagnetic pulses by spherical particles. Appl. Opt. 1995, 34, 3, 552–558.Shifrin K.S., Zolotov I.G. Efficiencies for extinction and backscattering of a microwave pulse incident on water drops // IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens. 1995. V. 33, N 2. P. 509–511.Shifrin K.S., Zolotov I.G. Efficiencies for extinction and backscattering of a microwave pulse incident on water drops. IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens. 1995, 33, 2, 509–511.Shifrin K.S. Simple relationships for the Ångström parameter of disperse systems // Appl. Opt. 1995. V. 34, N 21. P. 4480–4485.Kokorin A.M., Shifrin K.S. Effect of the internal structure of radially inhomogeneous particles of a marine suspension on the scattering distribution and the degree of plane polarization of scattered light. J. Opt. Technol. 1998, 65, 9, 703–708.Shifrin K.S., Zolotov I.G. Information content of the spectral transmittance of the marine atmospheric boundary layer // Appl. Opt. 1996. V. 35, N 24. P. 4835–4842.Kokorin A.M., Shifrin K.S. Influence of humidity on the light-scattering characteristics of radially inhomogeneous aerosol particles in the boundary layer over an ocean. J. Opt. Technol. 2000, 67, 1, 45–49.Кокорин А.М., Шифрин К.С. Влияние внутренней структуры радиально-неоднородных частиц морской взвеси на индикатрису рассеяния и степень линейной поляризации // Опт. журн. 1998. Т. 65, № 9. С. 26–31.Кокорин А.М., Шифрин К.С. Влияние внутренней структуры радиально-неоднородных частиц морской взвеси на индикатрису рассеяния и степень линейной поляризации // Опт. журн. 1998. Т. 65, № 9. С. 26–31.Кокорин А.М., Шифрин К.С. Влияние влажности на характеристики рассеяния света радиально-неоднородным аэрозолем над морем // Опт. журн. 2000. Т. 67, № 1. С. 55–59.Кокорин А.М., Шифрин К.С. Влияние влажности на характеристики рассеяния света радиально-неоднородным аэрозолем над морем // Опт. журн. 2000. Т. 67, № 1. С. 55–59.Кокорин А.М., Шифрин К.С. Влияние влажности на индикатрису рассеяния в направлении назад ансамбля малых гигроскопичных неоднородных частиц // Опт. журн. 2003. Т. 70, № 5. С. 13–19.Кокорин А.М., Шифрин К.С. Влияние влажности на индикатрису рассеяния в направлении назад ансамбля малых гигроскопичных неоднородных частиц // Опт. журн. 2003. Т. 70, № 5. С. 13–19.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.