Пучок наиболее вероятных траекторий света

В приближении геометрической оптики можно говорить о "траекториях" прохождения света в ткани. Обратное рассеяние света от тела теоретически может иметь место в результате нескольких его рассеяний на большие углы (см. рис. 19.3, а, где показано прохождение света в разрезе перпендикулярно к поверхности кожи).

Рис. 19.3. а) Схематическое изображение обратного рассеяния светового пучка при нескольких рассеяниях на большие углы: 1 – первичный, 2 и 3 – обратно рассеянные световые пучки, отбираемые для измерений; б) пучки наиболее вероятных траекторий обратного рассеяния света посредством многократных рассеяний на малые углы

Кратчайший теоретически возможный путь света в ткани равняется при этом расстоянию х между точками входа и выхода света. Но для этого свет должен дважды (на входе и на выходе) рассеяться на большие углы. А вероятность рассеяния на большие углы намного меньше, чем вероятность рассеяния на малые углы. Поэтому такие траектории прохождения света в ткани являются наименее вероятными.

Более вероятными являются траектории прохождения света, обусловленные его многократными рассеяниями на малые углы (рис. 19.3, б ). Пучок наиболее вероятных траекторий группируется вокруг траектории, близкой к дуге окружности, вдоль которой многократные рассеяния происходят на одинаковые наименьшие возможные углы. Такой пучок траекторий специалисты в шутку называют "бананом".

Если от входа в тело до выхода из него световой луч разворачивается на угол , то такие наименьшие углы рассеяния составляют , где – суммарное число рассеяний. Если световой зонд входит в тело по нормали, и мы отбираем для измерений световой пучок, который выходит из тела тоже по нормали к его поверхности, то угол разворота составляет 180 . Наименьшие углы рассеяния , что при составляет .

Таким образом, при использовании остро сфокусированного светового зонда с небольшим углом расхождения, при фиксированном направлении его входа в тело и при фиксированном направлении выхода измеряемого обратно рассеянного пучка света из тела среднестатистический путь света в ткани является более или менее фиксированным и пропорциональным к . (Расстояние х между входящим и выходящим пучками должно быть больше радиуса светового зонда – порядка 0,5 мм).