Przybliżenie dyskretnych dipoli

Przybliżenie dyskretnych dipoli – metoda dokładnego rozwiązania problemu rozpraszania światła na niesferycznych i niejednorodnych cząstkach oraz na periodycznych układach cząstek.

Przybliżenie dyskretnych dipoli (ang. discrete dipole approximation, w skrócie DDA) opiera się na założeniu, że cząstkę rozpraszającą można przybliżyć przez układ mniejszych elementów oddziaływających z falą elektromagnetyczną jak pojedynczy dipol. Metoda polega na uwzględnieniu jednoczesnych oddziaływań pomiędzy wszystkimi dipolami w układzie i daje dokładne rozwiązanie równań rozpraszania światła na cząstkach o dowolnym kształcie i rozkładzie niejednorodności materiału (współczynnika refrakcji). Została zaproponowana przez Purcella i Pennypackera^[1] i istotnie rozwinięta w latach 1980–2000 przez Drainea i Flataua^[2]. Obecnie istnieją inne implementacje^[3] i rozszerzenia do problemów rozpraszania na periodycznych strukturach^[4]

DDA jest dokładnym rozwiązaniem równań Maxwella na niesferycznych cząstkach i uzupełnia rozwiązanie Mie, które są możliwe tylko dla cząstek sferycznych. Ograniczeniem metody jest zakres parametru wielkości $x={2\pi r}/\lambda$ i wielkość współczynnika refrakcji. Metoda dyskretnych dipoli jest ogólniejsza niż przybliżenie Rayleigha, które jest ważne dla jednego dipola i sprowadza się do rozwiązania Rayleigha dla małych parametrów wielkości. Metoda jest wykorzystywana w szerokim zakresie problemów fizycznych, m.in. w zagadnieniach nanotechnologii, rozpraszaniu na pyle międzyplanetarnym, rozpraszaniu fal mikrofalowych (radar) przez kryształy lodu, ekstynkcji na cząstkach aerozoli atmosferycznych, detekcji zanieczyszczeń na powierzchni.

Zobacz też edytuj

Przypisy edytuj

↑ E.M. Purcell, C.R. Pennypacker, Scattering and absorption of light by nonspherical dielectric grains, „Astrophysical Journal”, 186:705, 1973.
↑ B.T. Draine, P.J. Flatau, Discrete dipole approximation for scattering calculations, „J. Opt. Soc. Am. A”, 11:1491–1499, 1994. [1].
↑ MA Yurkin & AG Hoekstra. The discrete dipole approximation: an overview and recent developments. „Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer”. 106, s. 558–589, 2007. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2007.01.034.
↑ B.T. Draine, P.J. Flatau, The discrete dipole approximation for periodic targets. I. Theory and tests, „Journal of the Optical Society of America A” Vol. 25, November 2008, http://arxiv.org/abs/0809.0338.

[1] E.M. Purcell, C.R. Pennypacker, Scattering and absorption of light by nonspherical dielectric grains, „Astrophysical Journal”, 186:705, 1973.

[2] B.T. Draine, P.J. Flatau, Discrete dipole approximation for scattering calculations, „J. Opt. Soc. Am. A”, 11:1491–1499, 1994. [1].

[3] MA Yurkin & AG Hoekstra. The discrete dipole approximation: an overview and recent developments. „Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer”. 106, s. 558–589, 2007. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2007.01.034.

[4] B.T. Draine, P.J. Flatau, The discrete dipole approximation for periodic targets. I. Theory and tests, „Journal of the Optical Society of America A” Vol. 25, November 2008, http://arxiv.org/abs/0809.0338.

[1]

[2]

[3]

[4]