Диффузия фотона

редактировать

Диффузия фотона - это ситуация, когда фотоны проходят через материал, не поглощаясь, а повторяющиеся события рассеяния, которые меняют направление своего пути. Таким образом, путь любого заданного фотона является случайным блужданием. Можно сказать, что большой ансамбль таких фотонов проявляет диффузию в материале и может быть описан с помощью уравнения диффузии.

Astrophysics

In астрофизика, диффузия фотонов происходит внутри атмосферы звезды. Чтобы описать это явление, необходимо разработать уравнение переноса по моментам и использовать приближение Эддингтона для переноса излучения (т.е. диффузионное приближение). В 3D результаты представляют собой два уравнения для потока энергии фотонов:

F → = - c 12 π σ ∇ → U, {\ displaystyle {\ vec {F}} = - {\ frac {c} {12 \ pi \ sigma}} {\ vec {\ nabla}} U,}

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

∇ → ⋅ F → = 0, {\ displaystyle {\ vec {\ nabla}} \ cdot {\ vec {F}} = 0,}

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

где $σ {\ displaystyle \ sigma}$ $\ sigma$ - непрозрачность. Подставляя первое уравнение во второе, мы получаем уравнение диффузии для плотности энергии фотона:

∇ 2 U - 1 σ ∇ → U ⋅ ∇ → σ = 0. {\ displaystyle \ nabla ^ {2} U- {\ frac {1} {\ sigma}} {\ vec {\ nabla}} U \ cdot {\ vec {\ nabla}} \ sigma = 0.}

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

Медицинская наука

В медицина, диффузия фотонов может быть использована для создания изображений тела (в основном мозга и груди) и внесла большой вклад в развитие определенных областей исследований, таких как нейробиология. Этот метод известен как диффузное оптическое отображение.

См. Также