Cont. Dispersión de la radiación

  Dispersión de Mie

En la atmósfera real, donde se encuentran las nubes y los aerosoles, las dimensiones de las partículas no son despreciables en relación con la longitud de onda de la radiación. Sus propiedades dispersantes dependen de su tamaño, de su forma, de la parte real e imaginaria de su índice de refracción, así como de la distribución de tamaños. La primera teoría completa sobre la dispersión esférica fue desarrollada por Gustav Mie (1908). Según la dispersión de Mie, se produce más dispersión hacia delante que en ninguna otra dirección. Conforme aumenta el tamaño de la partícula, la dispersión hacia delante también aumenta. La siguiente figura muestra el aspecto típico de la dispersión producida por partículas más grandes que la longitud de onda de la luz incidente.

Esta teoría describe la interacción de una onda plana con un dieléctrico esférico. La teoría de Mie se basa en las ecuaciones de Maxwell, a partir de las cuales se puede obtener la ecuación de onda vectorial en coordenadas esféricas. Haciendo uso de la separación de variables, se puede expresar la solución de los campos eléctrico y magnético de la onda incidente en forma de funciones matemáticas. Para el campo de dispersión a mucha distancia de la esfera, la dispersión y la sección de extinción se pueden determinar en función de una serie infinita que contiene asociados los polinomios de Legendre y las funciones esféricas de Bessel.

La solución de Mie se publicó hace muchos años. Debido a que no existe solución analítica al problema, su aplicación ha tenido que esperar al desarrollo computacional, que permite el cálculo numérico del gran número de funciones y coeficientes puestos en juego.