Рассеивание фотонов

Диффузия фотонов — это ситуация, когда фотоны проходят через материал, не поглощаясь, а подвергаясь повторяющимся событиям рассеяния , которые изменяют направление их пути. Путь любого данного фотона в таком случае фактически является случайным блужданием . Можно сказать, что большой ансамбль таких фотонов демонстрирует диффузию в материале и может быть описан с помощью уравнения диффузии .

Астрофизика

В астрофизике диффузия фотонов происходит внутри звездной атмосферы . Чтобы описать это явление, следует разработать уравнение переноса в моментах и ​​использовать приближение Эддингтона для переноса излучения (т.е. приближение диффузии). В 3D результатом являются два уравнения для потока энергии фотонов:

${\displaystyle {\vec {F}}=-{\frac {c}{12\pi \sigma }}{\vec {\nabla }}U,}$

${\displaystyle {\vec {\nabla }}\cdot {\vec {F}}=0,}$

где - непрозрачность. Подставляя первое уравнение во второе, получаем уравнение диффузии для плотности энергии фотона: ${\displaystyle \sigma }$

${\displaystyle \nabla ^{2}U-{\frac {1}{\sigma }}{\vec {\nabla }}U\cdot {\vec {\nabla }}\sigma =0.}$

Медицинская наука

В медицине диффузия фотонов может использоваться для создания изображений тела (в основном мозга и груди) и внесла большой вклад в развитие некоторых областей исследований, таких как нейронаука. Этот метод известен как диффузная оптическая визуализация .

Смотрите также

• Рассеянное отражение
• Диффузионное затухание
• Глобальное затемнение
• Медицинская оптическая визуализация
• Оптическая томография
• Уравнение переноса излучения и теория диффузии для переноса фотонов в биологической ткани

Ссылки