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Concept
Light scattering by particles
Résumé
Light scattering by particles is the process by which small particles (e.g. ice crystals, dust, atmospheric particulates, cosmic dust, and blood cells) scatter light causing optical phenomena such as the blue color of the sky, and halos.
Maxwell's equations are the basis of theoretical and computational methods describing light scattering, but since exact solutions to Maxwell's equations are only known for selected particle geometries (such as spherical), light scattering by particles is a branch of computational electromagnetics dealing with electromagnetic radiation scattering and absorption by particles.
In case of geometries for which analytical solutions are known (such as spheres, cluster of spheres, infinite cylinders), the solutions are typically calculated in terms of infinite series. In case of more complex geometries and for inhomogeneous particles the original Maxwell's equations are discretized and solved. Multiple-scattering effects of light scattering by particles are treated by radiative transfer techniques (see, e.g. atmospheric radiative transfer codes).
The relative size of a scattering particle is defined by its size parameter x, which is the ratio of its characteristic dimension to its wavelength:
Finite-difference time-domain method
The FDTD method belongs in the general class of grid-based differential time-domain numerical modeling methods. The time-dependent Maxwell's equations (in partial differential form) are discretized using central-difference approximations to the space and time partial derivatives. The resulting finite-difference equations are solved in either software or hardware in a leapfrog manner: the electric field vector components in a volume of space are solved at a given instant in time; then the magnetic field vector components in the same spatial volume are solved at the next instant in time; and the process is repeated over and over again until the desired transient or steady-state electromagnetic field behavior is fully evolved.
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Proximité ontologique
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Atmospheric radiative transfer codes
An atmospheric radiative transfer model, code, or simulator calculates radiative transfer of electromagnetic radiation through a planetary atmosphere. At the core of a radiative transfer model lies the radiative transfer equation that is numerically solved using a solver such as a discrete ordinate method or a Monte Carlo method. The radiative transfer equation is a monochromatic equation to calculate radiance in a single layer of the Earth's atmosphere. To calculate the radiance for a spectral region with a finite width (e.
Théorie de Mie
En optique ondulatoire, la théorie de Mie, ou solution de Mie, est une solution particulière des équations de Maxwell décrivant la diffusion élastique – c'est-à-dire sans changement de longueur d'onde – d'une onde électromagnétique plane par une particule sphérique caractérisée par son diamètre et son indice de réfraction complexe. Elle tire son nom du physicien allemand Gustav Mie, qui la décrivit en détail en 1908. Le travail de son prédécesseur Ludvig Lorenz est aujourd'hui reconnu comme « empiriquement équivalent » et l'on parle parfois de la théorie de Lorenz-Mie.
Diffusion Rayleigh
La diffusion Rayleigh est un mode de diffusion des ondes, par exemple électromagnétiques ou sonores. Elle opère lorsque la longueur d'onde est beaucoup plus grande que la taille des particules diffusantes. On parle de diffusion élastique, car cela se fait sans variation d'énergie, autrement dit l'onde conserve la même longueur d'onde. Elle est nommée d'après John William Strutt Rayleigh, qui en a fait la découverte.