Материал, который рассеивает и поглощает свет, из-за чего сигналам трудно проходить через него без искажений.Мутная среда — это материал, который рассеивает и поглощает свет, из-за чего сигналам трудно проходить через него без искажений. Примерами служат биологические ткани, туман, молоко и даже межзвёздная среда. В таких средах фотоны испытывают многократное рассеяние, их направления становятся случайными, а изображения — размытыми или полностью скрытыми. Это создаёт серьёзные трудности для таких приложений, как медицинская визуализация, оптическая связь и астрономия, где необходимо видеть сквозь такие материалы или передавать через них информацию.
Изучение рассеяния света в мутных средах началось в XIX веке с объяснения лордом Рэлеем голубизны неба и экспериментов Джона Тиндаля с коллоидными растворами. Современная теория многократного рассеяния была разработана в середине XX века при участии Хендрика ван де Хюлста и других учёных.
Когда свет попадает в мутную среду, он взаимодействует с частицами или флуктуациями плотности, показатель преломления которых отличается от окружающего материала. Каждое взаимодействие рассеивает фотон в новом направлении, и совокупный эффект представляет собой случайное блуждание. Средняя длина свободного пробега — среднее расстояние, которое фотон проходит между актами рассеяния, — определяет, как быстро свет становится диффузным. Для толстых сред свет можно моделировать как процесс диффузии, когда интенсивность распространяется подобно теплу. Однако недавние достижения в формировании волнового фронта и адаптивной оптике позволяют заранее компенсировать рассеяние, фокусируя свет сквозь среду или даже внутри неё.
Мутные среды играют ключевую роль в биомедицинской оптике, где такие методы, как диффузная оптическая томография, используют рассеянный свет для визуализации тканей, а также в науках об атмосфере для понимания распространения света через облака и аэрозоли.
Непрозрачность мутной среды иногда можно преодолеть с помощью методов «рассеивающей линзы», когда случайная спекл-картина измеряется, а затем инвертируется для создания фокуса — фактически превращая рассеивающий материал в линзу.
