Departamento de Física Teórica, Atómica y Óptica - Quantalab ...

1.2.2 Scattering.
El scattering o dispersión puede ser entendido como el proceso por el cual la
energía que incide sobre las partículas del medio, es redistribuida en todas las
direcciones.
Microscópicamente se puede entender considerando que iluminar una partícula
provoca la oscilación de las cargas que la componen. Las cargas eléctricas aceleradas
emiten radiación en todas las direcciones. La emisión de esta radiación es lo que se
conoce como scattering. Según esta definición, el proceso de scattering implica el de
absorción. Si la reemisión de radiación se hace en la misma cantidad que la absorción
estaremos ante scattering elástico o conservativo. En caso contrario, la fracción de
energía no reemitida puede ser empleada en diversos procesos, por ejemplo térmicos. A
este caso se le denomina scattering inelástico.
La distribución angular de la fracción de radiación reemitida en el proceso de
scattering cuando una irradiancia F incide sobre un volumen dV = dAdx, viene
determinada por la función de scattering f(θ), descrita en (1-12), donde θ indica el
ángulo formado entre una determinada dirección y la dirección de la radiación que
incide sobre la partícula.
f
λ
dΦλ
( θ ) =
(1-12)
F dAdxdω
λ
Suponiendo que el haz de luz atraviesa un medio puramente dispersivo, ésta es
atenuada por el proceso de scattering, siendo la diferencia de radiación redistribuida
hacia otras direcciones. De la expresión anterior, el flujo radiante perdido en la
dirección de incidencia lo obtendremos integrando respecto de dω en todas las
direcciones:
dΦ
λ
= F dAdx
λ
∫
f
λ
4π
( θ ) dω
(1-13)
Siguiendo la misma nomenclatura utilizada en la expresión (1-8), a la integral en
todas las direcciones de la función de scattering la denominaremos coeficiente de
scattering:
σ
sλ
=
∫
f
λ
4π
( θ ) dω
(1-14)
llamando coeficiente de extinción, σeλ, a la suma del coeficiente de absorción y el
coeficiente de scattering. Al cociente entre el coeficiente de scattering y el de extinción
se le denomina albedo de scattering simple, ω λ . En el caso de scattering elástico
ω λ = 1,
mientras que en scattering inelástico o no conservativo 0 ≤ ω λ < 1.
ω
σ
σ
sλ
sλ
λ = =
(1-15)
σ eλ
σ aλ
+ σ sλ
Normalmente no emplearemos la función de scattering directamente, sino
normalizada, llamándose en este caso función de fase:
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