- Difusión de Mie
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La Teoría de Mie, también llamada teoría de Lorenz-Mie o teoría de Lorenz-Mie-Debye, es una solución completamente analítica a las ecuaciones de Maxwell para la dispersión de la radiación electromagnética por partículas esféricas. La solución es nombrada en honor a su creador el físico alemán Gustav Mie. Sin embargo, el físico danés Ludvig Lorenz y otros desarrollaron independientemente la teoría de la onda electromagnética plana dispersa por una esfera dieléctrica.
La denominación "teoría de Mie" es engañosa, ya que no se refiere a ninguna ley independiente de física teórica. Se suele usar en ese caso "la solución de Mie".
Esta teoría es muy importante para la óptica meteorológica, donde el diámetro a la longitud de onda de los coeficientes de la unidad caracterizan muchos de los problemas calculando la dispersión de las nubes.
Contenido
La teoría
Toda la luz vista en el cielo despejado se debe a la difusión de luz sobre las partículas de los gases atmosféricos. El resultante de esta difusión es que el observador recibe una cantidad de luz en cierto ángulo con la luz solar, lo que hace ver cielo azul durante el día y amarillo-rojizo en los atardeceres y amaneceres. Esto es llamado dispersión de Rayleigh.
La luz que proviene del Sol es luz blanca, la cual es una suma de todos los colores. Cuando a ésta se le extrae el color azul del cielo, se obtiene una luz de color amarillo-rojiza (efecto prisma). Razón del color amarillo del Sol a nuestros ojos.
Si la luz interactúa con una partícula grande (por ejemplo, partículas de agua), no se genera la dispersión de Rayleigh ya que el tamaño de estas partículas no lo permiten, sin embargo, estas partículas absorben una parte de la luz y reflejan otra. El color de la luz reflejada depende directamente de los compuestos químicos de la partícula reflejante, este efecto es conocido como la difusión de Mie.
Las nubes blancas son un ejemplo de este efecto, donde las gotas de agua incoloras esparcen la luz en todas las direcciones casi sin alterar su color.
Cuando la difusión de Mie ocurre de manera masiva, las partículas difusoras no son coloreadas, lo que ocasiona la atenuación de la luz blanca hacia colores de grises a oscuros. Este efecto es visto en días nublados donde las nubes son gruesas mostrando colores grisáceos.
Véase también
Referencias
- A. Stratton: Electromagnetic Theory, New York: McGraw-Hill, 1941.
- H. C. van de Hulst: Light scattering by small particles, New York, Dover, 1981.
- M. Kerker: The scattering of light and other electromagnetic radiation. New York, Academic, 1969.
- C. F. Bohren, D. R. Huffmann: Absorption and scattering of light by small particles. New York, Wiley-Interscience, 1983.
- P. W. Barber, S. S. Hill: Light scattering by particles: Computational methods. Singapore, World Scientific, 1990.
- G. Mie, “Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen,” Leipzig, Ann. Phys. 330, 377–445 (1908).
- M. Mishchenko, L. Travis, A. Lacis: Scattering, Absorption, and Emission of Light by Small Particles, Cambridge University Press, 2002.
- J. Frisvad, N. Christensen, H. Jensen: Computing the Scattering Properties of Participating Media using Lorenz-Mie Theory, SIGGRAPH 2007.
- Thomas Wriedt: Mie theory 1908, on the mobile phone 2008, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 109 (2008), 1543–1548.
- Este artículo fue creado a partir de la traducción del artículo Mie theory de la Wikipedia en inglés, concretamente de esta versión, bajo licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 y GFDL.
Enlaces externos
- JMIE (2D C++ code to calculate the analytical fields around an infinite cylinder, developed by Jeffrey M. McMahon)
- Collection of light scattering codes
- www.T-Matrix.de. Implementations of Mie solutions in FORTRAN, C++, IDL, PASCAL, Mathematica and Mathcad
- ScatLab. Mie scattering software for Windows.
- on line Mie solution calculator is available, with documentation in German and English.
- on line Mie scattering calculator produces beautiful graphs over a range of parameters.
- Mie resonance mediated light diffusion and random lasing.
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