Mie 二维和三维散射一些问题

fdtd
scattering

#1

孙老师和各位专家好,

FDTD application里面有2D和3D的Mie散射的例子,但是关于散射截面的计算有个问题一直很迷惑,望得到帮助。

  1. 散射/吸收截面 Csca(Cabs)=Psca(Pabs)/I0, I0为入射辐照度,但我看例子里面的分析组里对于单科颗粒,三维模型Csca=Psca/(pi*r ^2), 而二维模型则为Csca=Psca/(2r)。这样算的散射截面二维和三维情况肯定不同,那哪个准确合理些呢?

2.有很多一些情况(颗粒浓度较高)颗粒间的散射存在多重吸收,但用Mie单颗粒模型不准确,对于粒子云的建模和仿真三维内存需求太高,只能用二维模型简化,这样的话必须找到二维和三维之间合理的转化关系。自己很困惑,希望得到些指点。


二维和三维仿真有什么不同
#2

A1:你可能需要进一步理解
Csca(Cabs)=Psca(Pabs)/I0, I0为入射光强度 是散射截面的定义

三维模型Csca=Psca/(pi*r ^2), 而二维模型则为Csca=Psca/(2r)
是将计算的Csca(Cabs)与几何面积(长度)归化的结果,虽然它们都用Csca;

A2:二维和三维之间没有合理的转化关系! 前者计算的是无限长的圆柱(尽管你可能画的是球体),后者是球体。
你可能应该根据随机(我假设)模型减小仿真区的尺寸。

你再研究一下。


#3

对,像孙老师所说的,你可能没有理解2D仿真的意义,2D是3D仿真的特定简化,没有出现的第三维默认是无限延伸的,因此仿真2DMie散射的时候,实际上仿真的是无限长的纳米线的散射问题!

一般只有第三维长度无限或者相比于另外两维很大时,才使用2D仿真来减小仿真所需的资源,一般光栅、薄膜、平板等才采用2D仿真。
而对于你想要解决的粒子云散射问题的研究,只能采用3D模型,至于内存不够那就得想办法提升一下电脑的性能了。:grinning:


#4

非常感谢孙老师和Junyu_Li, 你们的回答让我觉得合理多了。


#5

请参考这个帖子间它标记为已解决。