Метод физической оптики для решения задачи рассеяния света на кристаллических ледяных частицах: сравнение дифракционных формул
А.В. КОНОШОНКИН1,2, Н.В. КУСТОВА2, В.А. ОСИПОВ1,2, А.Г. БОРОВОЙ1,2, K. MASUDA3, H. ISHIMOTO3, H. OKAMOTO4
1Национальный исследовательский Томский государственный университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36
sasha_tvo@iao.ru
2Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
kustova@iao.ru
3Метеорологический исследовательский институт, Нагамине 1-1, Цукуба, 305-0052, Япония
4Университет Кюсю, Касуга, Фукуока 816-8580, Япония
Ключевые слова: физическая оптика, алгоритм трассировки пучков, рассеяние света, ледяные кристаллы, FDTD, physical optics approximation, beam-splitting technique, light scattering, ice crystals, FDTD
Страницы: 830-843
Подраздел: АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ОПТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Аннотация
Рассматривается формулировка метода физической оптики, исходя из уравнений Максвелла. Показана эквивалентность различных определений метода физической оптики. Представлено подробное сравнение трех дифракционных формул, соответствующих
E -,
M - и (
E ,
M )-теориям дифракции. Установлено, что в случае дифракции на отверстии в плоском экране все три дифракционные формулы дают одинаковое сечение рассеяния для дифракционных углов вплоть до 60°, однако поляризационные элементы матрицы Мюллера существенно расходятся уже для углов порядка 15-30°. Также показано, что при дифракции на наклонном экране различие между
E -,
M - и (
E ,
M )-теориями дифракции проявляется тем сильнее, чем сильнее наклон экрана. Так, при наклоне экрана порядка 80°
E -,
M -теории дифракции применимы только для очень небольших (порядка 1°) дифракционных углов. Сравнение с точным решением, полученным методом FDTD, подтвердило, что различие между
E-,
M - и (
E ,
M )-теориями дифракции для дифракции на плоском экране не так существенно, однако для расчетов предпочтительнее использовать (
E ,
M )-теорию дифракции.
DOI: 10.15372/AOO20150909 |
