Рис. 2. Типичная осциллограмма поглощения и рассеяния света образующимся
туманом при спонтанной конденсации водяного пара в чистом воздухе без ла-
зерного излучения (нижний луч — интенсивность проходящего света, верхний
луч — интенсивность рассеянного света; парциальное давление водяных паров
до момента расширения 15 торр, что близко к давлению насыщенного пара
17,5 торр при температуре 20
◦
С; добавка отсутствует; степень перенасыщения
около 100)
лазеры (от красного до фиолетового), показали, что коэффициент рас-
сеяния не зависит от длины волны. В этом случае с помощью моде-
ли сферических частиц можно оценить и число частиц по полному
коэффициенту рассеяния, который измеряется по ослаблению прохо-
дящего света лазера подсветки. В условиях эксперимента (см. рис. 1),
в предположении полной конденсации воды, плотность частиц равна
3
∙
10
4
см
−
3
, а радиус частиц — 6 мкм. Такие частицы имеют место
обычно в слабом тумане [5].
Передний фронт сигнала (см. рис. 1) составляет около 20 мс. Со-
гласно классической теории конденсационного роста сферической
капли (решение диффузионного уравнения при равенстве скорости
конденсации числу столкновений молекул воды с поверхностью кап-
ли) [17], время роста капли до радиуса 6 мкм будет 60 мс, т.е. в 3 раза
выше экспериментально наблюдаемого. Объяснение заключается в
том, что в рассматриваемом случае имеются не капли, а льдинки —
кристаллы льда, у которых поверхность больше, чем у сферической
капли, поэтому льдинки увеличиваются быстрее.
Длительность сигнала рассеянного света определяется временем
падения льдинок (временем, в течение которого все льдинки, которые
находились в камере выше луча лазера подсветки, упадут ниже луча).
Тогда скорость падения (см. рис. 1) будет равна приблизительно 4 см/с.
Скорость падения для капли радиусом 6 мкм, вычисленная по формуле
Стокса, — в 3 раза меньше. Задний фронт сигнала достаточно крутой.
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2014. № 3
59
