Построение и исследование электростатической T-матрицы и поляризуемости для частиц со сфероидальными и сферическими границами слоев
Фарафонов В.Г.
1, Беспятый Г.Ю.
1, Ильин В.Б.
1,2,31Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург, Россия
2Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН, Санкт-Петербург, Россия
3Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

Email: far@guap.ru, grisha.bespyatyy@gmail.com, v.b.ilin@spbu.ru
Поступила в редакцию: 14 марта 2026 г.
В окончательной редакции: 26 марта 2026 г.
Принята к печати: 26 марта 2026 г.
Выставление онлайн: 30 апреля 2026 г.
Решена электростатическая задача для многослойной частицы, имеющей сферические или несофокусные сфероидальные границы слоев, расположенные в произвольном порядке. Скалярные потенциалы в окрестности границ слоев раскладывались соответственно по сферическому или сфероидальному базисам, и разложения потенциалов в каждом слое сшивались, используя разложения сфероидальных функций по сферическим и наоборот. Методом расширенных граничных условий со сфероидальным базисом (были использованы 2 схемы этого метода) получены бесконечные системы линейных алгебраических уравнений относительно коэффициентов разложения неизвестных полей. Решение проблемы сформулировано в виде T-матрицы, что удобно при рассмотрении ансамблей частиц. Показано, что полученная T-матрица должна быть симметричной, что является важным для контроля точности вычислений. В данной работе релеевское приближение, которое хорошо известно для софокусных сфероидов, распространяется на существенно более широкий класс частиц при учете того, что элемент T-матрицы T11 прямо пропорционален поляризуемости частицы. В частном случае двухслойных сфероидальных частиц со сферическим ядром, рассмотренном ранее, проведенные расчеты показали высокую эффективность предлагаемого решения электростатической задачи. Ключевые слова: приближение Релея, электростатика, слоистые сфероиды, T-матрица, поляризуемость частиц.
- Lord Rayleigh. Philos. Mag., 44 (266), 28 (1897). DOI: 10.1080/14786449708621026
- R. Gans. Ann. Phys., 342, 881 (1912). DOI: 10.1002/andp.19123420503
- M. Majic, L. Pratley, D. Schebarchov et al. Phys. Rev. A, 99, 013853 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevA.99.013853
- К. Борен, Д. Хаффмен. Поглощение и рассеяние света малыми частицами (Мир, М., 1986)
- N.G. Khlebtsov, S.V. Zarkov. J. Phys. Chem. C, 128 (36), 15029 (2024). DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c03126
- P.C. Waterman. Proc. IEEE, 53, 805 (1965). DOI: 10.1109/PROC.1965.4058
- N.G. Khlebtsov, E.C. Le Ru. J. Raman Spectrosc., 52, 285 (2021). DOI: 10.1002/jrs.5980
- В.Г. Фарафонов, В.И. Устинов, М.В.Соколовская. Опт. и спектр., 120, 470 (2016). DOI: 107868/S0030403416030077
- В.Г. Фарафонов. Опт. и спектр., 117, 949 (2014). DOI: 10.7868/S0030403414120083
- В.Г. Фарафонов, А.А. Винокуров, С.В. Барканов. Опт. и спектр., 111, 1026 (2011). DOI: 101134/S0030200X11120071
- В.Г. Фарафонов, В.Б. Ильин. Опт. и спектр., 115, 836 (2013). DOI: 10.1007/S003040341310056
- V.G. Farafonov, V.I. Ustinov, V.B. Il'in. J. Math. Sci., 252 (5), 702 (2021). DOI: 10.1007/s10958-021-05192-x
- V.G. Farafonov, V.I. Ustinov, A.E. Farafonova, V.B. Il'in. J. Math. Sci., 277 (4), 698 (2023). DOI: 10.1007/s10958-023-06875-3
- Ф.М. Морс, Г. Фешбах. Методы теоретической физики (ИЛ., М., 1958)
- В.Г. Фарафонов, В.И. Устимов. Опт. и спектр., 124 (2), 255 (2018). DOI: 10.21883/OS.2018.02.45533.212-17
- Д. Колтон, Р. Кресс. Методы интегральных уравнений в теории рассеяния (Мир, М., 1987)
- В.И. Комаров, Л.И. Пономарев, В.Ю. Славянов. Сфероидальные и кулоновские сфероидальные функции (Наука, М., 1976)
- В.Г. Фарафонов, В.И. Устимов. Опт. и спектр., 119 (6), 1020 (2015). DOI: 107868/S0030403415120119
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.