Теория аномальной дифракции

Теория аномальной дифракции (также приближение Ван де Хюльста , приближение эйконала , приближение высоких энергий, приближение мягких частиц) — это приближение, разработанное голландским астрономом ван де Хюльстом, описывающее рассеяние света для оптически мягких сфер.

Приближение аномальной дифракции для эффективности гашения справедливо для оптически мягких частиц и большого размерного параметра x = 2π a /λ:

$Q_{ext}=2-{\frac {4}{p}}\sin {p}+{\frac {4}{p^{2}}}(1-\cos {p})$,

где $Q_{ext}=Q_{abs}+Q_{sca}=Q_{sca}$ в этом выводе, поскольку показатель преломления предполагается действительным и, следовательно, поглощение отсутствует ( $Q_{abs}=0$). $Q_{ext}$ – коэффициент эффективности гашения, который определяется как отношение сечения гашения к геометрическому сечению π a ² .
p = 4π a ( n – 1)/λ имеет физический смысл фазовой задержки волны, проходящей через центр сферы;
a — радиус сферы, n — соотношение показателей преломления внутри и снаружи сферы, а λ — длина волны света.

Эту систему уравнений впервые описал ван де Хюльст. Существуют расширения для более сложной геометрии рассеивающих мишеней.

Приближение аномальной дифракции предлагает очень приблизительный, но быстрый в вычислительном отношении метод расчета рассеяния света частицами . Отношение показателей преломления должно быть близко к 1, а размерный параметр должен быть большим. Однако возможны полуэмпирические расширения параметров малых размеров и больших показателей преломления. Основное преимущество АТД состоит в том, что можно (а) рассчитать в замкнутой форме эффективность поглощения, рассеяния и поглощения для многих типичных распределений по размерам; (б) найти решение обратной задачи прогнозирования распределения размеров на основе экспериментов по рассеянию света (несколько длин волн); (c) для целей параметризации оптических свойств однократного рассеяния (собственных) в кодах передачи излучения.

Другим предельным приближением для оптически мягких частиц является рэлеевское рассеяние , справедливое для малых размерных параметров.