Cont. Dispersión de la radiación

  * Discusión sobre la dispersión de Mie

Los coeficientes de Mie son conceptos muy importantes: La energía sustraída de una onda incidente con densidad de flujo energético IO es r2QeI0, siendo Qe la eficacia de extinción.



La energía que reaparece dispersada es r2QsI0, siendo Qs la eficacia de dispersión.


Las siguientes gráficas muestran la eficacia de extinción (azul) y de dispersión (verde) para un coeficiente de refracción con parte real de 1.54, y parte imaginaria de 0.001 y 0.01 respectivamente. De nuevo, la parte real describe las propiedades radiativas del material, mientras que la parte imaginaria describe las características de absorción de la partícula.


Conforme crece el tamaño de la partícula, Qsc tiende a 2. Es decir, la sección de dispersión efectiva es el doble de la sección geométrica debido, principalmente, al efecto de la difracción. Incluso una pequeña cantidad de partículas es suficiente para invalidar la naturaleza oscilatoria de la dispersión asociada a una única partícula.


eje x=tamaño;
eje y=factor de eficacia

La energía absorbida es r2QaI0 siendo Qa la eficacia de absorción .




El albedo de dispersión 0 es la fracción de energía sustraída de la onda incidente, la cual reaparece como radiación dispersa. El cociente entre la dispersión y la extinción es uno para dispersión total y cero para absorción pura.




El albedo de dispersión 0 de un conjunto de partículas viene dado por:





El factor de asimetría g es el valor promedio esperado del coseno del ángulo de dispersión de la radiación dispersada.

El factor de asimetría g para una población de partículas puede escribirse como:




Qs aparece aquí debido a que la radiación dispersada por una partícula es proporcional a r2Qs ; para obtener un promedio adecuado de toda la población es necesario pesar el factor de asimetría de cada partícula por la energía dispersada individualmente por cada una de ellas.


Si sigues interesado en este tema, puedes intentar calcular las eficacias de dispersión y extinción para una partícula aislada, dadas las partes real e imaginaria de su índice de refracción. El rango de tamaños de las partículas (x=2 r/ ) se establece entre 0 y 150. La siguiente gráfica muestra el valor del índice de refracción de tipo complejo de varios tipos de partículas presentes en la atmósfera con el objeto de conocer mejor el rango de valores esperado.


Índice de refracción de tipo complejo de varios aerosoles atmosféricos.

Aerosol
Parte real
Parte imaginaria
Longitud de onda (µm)
0.488
0.488
Agua-soluble
1.530
5.00E-3
Polvo
1.530
8.00E-3
Hollín
1.750
4.50E-1
Oceánico
1.382
6.41E-9