Диффузия фотонов — это ситуация, когда фотоны проходят через материал, не поглощаясь, а подвергаясь повторяющимся явлениям рассеяния , которые меняют направление их пути. Тогда путь любого данного фотона фактически является случайным блужданием . Можно сказать, что большой ансамбль таких фотонов демонстрирует диффузию в материале и может быть описан уравнением диффузии .
В астрофизике диффузия фотонов происходит внутри звездной атмосферы . Для описания этого явления необходимо разработать уравнение переноса в моментах и использовать приближение Эддингтона переноса излучения (т. е. диффузионное приближение). В 3D результатом являются два уравнения для потока энергии фотонов:
где непрозрачность. Подставив первое уравнение во второе, получим уравнение диффузии для плотности энергии фотона:
В медицине диффузия фотонов может использоваться для создания изображений тела (в основном мозга и груди) и во многом способствовала развитию некоторых областей исследований, таких как нейробиология. Этот метод известен как диффузная оптическая визуализация .