Диффузия фотонов

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 . большой ансамбль Можно сказать, что таких фотонов проявляет диффузию в материале и может быть описан уравнением диффузии .

Астрофизика

В астрофизике диффузия фотонов происходит внутри звездной атмосферы . Для описания этого явления необходимо составить уравнение переноса в моментах и ​​использовать приближение Эддингтона переноса излучения (т. е. диффузионное приближение). В 3D результатом являются два уравнения для потока энергии фотонов:

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

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

где $\sigma$ это непрозрачность. Подставив первое уравнение во второе, получим уравнение диффузии для плотности энергии фотона:

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

Медицинская наука

В медицине диффузия фотонов может использоваться для создания изображений тела (в основном мозга и груди) и во многом способствовала развитию некоторых областей исследований, таких как нейробиология. Этот метод известен как диффузная оптическая визуализация .

См. также

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