Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2023, выпуск 1 » Статья стр. 36
<<<>>>
О решении проблемы рассеяния света сфероидами для TM- и ТЕ-мод при использовании сфероидального базиса
DOI: 10.21883/OS.2023.01.54535.2894-22
Переводная версия: 10.21883/EOS.2023.01.55514.2894-22
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, FSRF-2020-000
Российский научный фонд, 20-72-10052
Фарафонов В.Г. 1, Ильин В.Б. 1,2,3, Туричина Д.Г. 2,3
1Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
3Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: far@aanet.ru, ilin55@yandex.ru, t.dasha5@mail.ru
Поступила в редакцию: 21 декабря 2022 г.
В окончательной редакции: 21 декабря 2022 г.
Принята к печати: 30 декабря 2022 г.
Выставление онлайн: 26 января 2023 г.
PDF версия
Рассеяние света сфероидами играет важную роль в различных приложениях. Наиболее эффективный алгоритм расчета оптических свойств сфероидов использует разложения полей по специальному сфероидальному базису, и его применение ограничено из-за трех проблем - трудностей вычисления сфероидальных функций комплексного аргумента, отсутствия перехода к стандартной T-матрице и потери точности из-за сложности расчетов при одном случае поляризации падающего излучения (ТЕ-моде). Первые две трудности были недавно в значительной степени преодолены, и в данной работе мы решаем последнюю проблему - используя преобразования T-матриц, находим как решение для ТЕ-моды может быть выражено через более простое и устойчивое решение для другой (ТМ) моды. Проведенные нами численные расчеты показывают, что предлагаемый подход улучшает точность результатов на несколько порядков, ускоряет решение в несколько раз и существенно расширяет область его применимости (до дифракционных параметров более 100). Ключевые слова: рассеяние света, T-матрица, сфероидальные рассеиватели.
  1. A. Sihvola. J. Nanomater., 2007, 45090 (2007). DOI: 10.1155/2007/45090
  2. Thermo Fisher Scientific [Электронный ресурс]. URL: https://www.thermofisher.com /ru/ru/home/life-science/cell-culture/organoids-spheroids-3d-cell-culture.html
  3. R. Hogg. KONA Powder Part. J., 32, 227 (2015). DOI: 10.14356/kona.2015014
  4. M.M. Bukharin, V.Ya. Pecherkin, A.K. Ospanova et al. Sci. Rep., 12, 7997 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-11733-4
  5. O. Dubovik, A. Sinyuk, T. Lapyonok et al. J. Geophys. Res. Atmos., 111, D11208 (2006). DOI: 10.1029/2005JD006619
  6. S. Merikallio, H. Lindqvist, T. Nousiainen, M. Kahnert. Atmos. Chem. Phys., 11, 5347 (2011). DOI: 10.5194/acp-11-5347-2011
  7. H. Tang, X.-X. Li. Int. J. Num. Meth. Heat Fluid Flow., 24, 1762 (2014). DOI: 10.1108/HFF-04-2013-0105
  8. L. Mukherjee, P.-W. Zhai, Y. Hu, D.M. Winker. Opt. Expr., 26, A124 (2018). DOI: 10.1364/OE.26.00A124
  9. B. Vandenbroucke, M. Baes, P. Camps et al. Astron. Astrophys., 653, A34 (2021). DOI: 10.1051/0004-6361/202141333
  10. H. Chen-Chen, S. Perez-Hoyos, A. Sanchez-Lavega. Icarus, 354, 114021 (2021). DOI: 10.1051/0004-6361/202141333
  11. S. Hofer, H. Mutschke, Th.G. Mayerhofer. Astron. Astrophys., 646, A87 (2021). DOI: 10.1051/0004-6361/202038931
  12. B.T. Draine. Astrophys. J., 926, 90 (2022). DOI: 10.3847/1538-4357/ac3977
  13. B.S. Hensley, B.T. Draine. Astrophys. J., in press (2022) (arXiv-препринт 2208.12365). DOI: 10.48550/arXiv.2208.12365
  14. M. Min, J.W. Hovenier, A. de Koter. Astron. Astrophys., 404, 35--46 (2003). DOI: 10.1051/0004-6361:20030456
  15. В.Г. Фарафонов, В.Б. Ильин, М.С. Прокопьева, А.Р. Тулегенов, В.И. Устимов. Опт. и спектр., 126, 443 (2019). DOI: 10.21883/OS.2019.04.47514.345-18 [V.G. Farafonov, V.B. Il'in, M.S. Prokopjeva, A.R. Tulegenov, V.I. Ustimov. Opt. Spectrosc., 126, 360 (2019). DOI: 10.1134/S0030400X19040076]
  16. M.I. Mishchenko, J.W. Hovenier, L.D. Travis. Light scattering by nonspherical particles (Academic Press, San Diego, 2000)
  17. B. Sun, G.W. Kattawar, P.Yang, X. Zhang. Appl. Sci., 8, 2686 (2018). DOI: 10.3390/app8122686
  18. F.M. Kahnert. J. Quant. Spectrosc. Rad. Transf., 79-80, 775 (2003). DOI: 10.1016/S0022-4073(02)00321-7
  19. V.G. Farafonov, V.B. Il'in. Light Scatt. Rev., 1, 125 (2006). DOI: 10.1007/3-540-37672-0_4
  20. P.C. Waterman. Proc. IEEE, 53, 805 (1965). DOI: 10.1109/PROC.1965.4058
  21. M.I. Mishchenko. J. Quant. Spectrosc. Rad. Transf., 242, 106692 (2020). DOI: 10.1016/j.jqsrt.2019.106692
  22. M.I. Mishchenko, L.D. Travis. Opt. Commun., 109, 16 (1994). DOI: 10.1016/0030-4018(94)90731-5
  23. W.R.C. Somerville, B. Auguie, E.C. Le Ru. J. Quant. Spectrosc. Rad. Transf., 160, 29 (2015). DOI: 10.1016/j.jqsrt.2015.03.020
  24. S. Asano, G. Yamamoto. Appl. Opt., 14, 29 (1975). DOI: 10.1364/AO.14.000029
  25. N.V. Voshchinnikov, V.G. Farafonov. Astrophys. \& Space Sci., 204, 19 (1993). DOI: 10.1007/BF00658095
  26. V.G. Farafonov, N.V. Voshchinnikov. Appl. Opt., 51, 1586 (2012). DOI: 10.1364/AO.51.001586
  27. V.G. Farafonov. Diff. Equat., 19, 1765 (1983)
  28. V.G. Farafonov. Light Scatt. Rev., 8, 189 (2013). DOI: 10.1007/978-3-642-32106-1_5
  29. A.L. van Buren. arXiv-preprints, math/2009.01618 (2020)
  30. A.L. van Buren. Mathieu and spheroidal wave functions. [Электронный ресурс]. URL: http://www.mathieuandspheroidalwavefunctions.com
  31. В.Г. Фарафонов, В.Б. Ильин, Д.Г. Туричина. Опт. и спектр., 130, 273 (2022). DOI: 10.21883/OS.2022.02.51995.2893-21 [V.G. Farafonov, V.B. Il'in, D.G. Turichina. Opt. Spectrosc., 130, 259 (2022). DOI: 10.21883/EOS.2022.02.53686.2893-21]
  32. К. Борен, Д. Хафмен. Поглощение и рассеяние света малыми частицами (Мир, М., 1986). [C. Bohren, D. Huffman. Absorption and scattering of light by small particles (John Wiley \& Sons, New York, 1983). DOI: 10.1002/9783527618156]
  33. G. Mie. Ann. Phys., 330, 377 (1908). DOI: 10.1002/andp.19083300302
  34. P.W. Barber, S.C. Hill. Light scattering by particles: computational methods (World Scientific, Singapore, 1990). DOI: 10.1142/0784
  35. M.I. Mishchenko, L.D. Travis, A.A. Lacis. Scattering, absorption and emission of light by small particles (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2002)
  36. В.Г. Фарафонов, А.А. Винокуров, В.Б. Ильин. Опт. и спектр., 102, 1006 (2007). [V.G. Farafonov, A.A. Vinokurov, V.B. Il'in. Opt. Spectrosc., 102, 927 (2007). DOI: 10.1134/S0030400X07060203]
  37. С. Flammer. Spheroidal wave functions (Stanford Univ. Press, 1957)
  38. D.G. Turichina, V.G. Farafonov, V.B. Il'in. In: 2022 Days on Diffraction, ed. by O.V. Motygin (IEEE, Danvers, 2022), p. 130. DOI: 10.1109/DD55230.2022.9960958

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.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme