Связь пространственной освещенности в объеме рассеивающей среды с коэффициентом диффузного отражения: сравнение метода Монте-Карло и приближения Кубелки-Мунка
В.П. ЦИПИЛЕВ1, И.А. САЙДАЗИМОВ1, В.И. ОЛЕШКО1, А.Н. ЯКОВЛЕВ2
1Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия
tsipilev@tpu.ru
2Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, Кемерово, Россия
yakovlevan@kuzstu.ru
Ключевые слова: рассеяние света, диффузно рассеивающая среда, метод Монте-Карло, формула Кубелки-Мунка, пространственная освещенность
Страницы: 399-405
Аннотация
Пространственная освещенность является определяющей характеристикой излучения при тепловом воздействии лазерного пучка на биоткани, порошки и другие рассеивающие среды. В настоящей статье представлен теоретический анализ многократного рассеяния света в объеме полубесконечной диффузно рассеивающей среды (ДРС) на примере прессованных диэлектрических порошков с показателями преломления среды n = 1,47; 1,72 и 2,00 при длине волны 1,06 мкм (первая гармоника неодимового лазера). Проведено сравнение расчетных значений зависимостей коэффициента диффузного отражения ρ(1 - Λ), полученных имитационным методом Монте-Карло и в приближении Кубелки-Мунка. Установлена линейная связь между пространственной освещенностью в объеме ДРС и коэффициентом диффузного отражения. Определены погрешности и границы применимости исходной и скорректированной формул Кубелки-Мунка. Обнаружена сложная связь между альбедо однократного рассеяния Λ и угловой зависимостью потока фотонов, падающих на границу раздела «ДРС-воздух», f (α). В частности, показано, что при Λ → 1 и сферической индикатрисе рассеяния функция f (α) = cos(α), где α - угол падения фотона. Результаты исследования могут быть полезны для развития методов определения пространственной освещенности и использоваться в лазерной медицине.
DOI: 10.15372/AOO20260505 |
