Метод расчета коэффициентов рассеяния Ми на неоднородной бианизотропной сферической частице в рамках операторной теории рассеяния
Аннотация
Разработан метод расчета коэффициентов рассеяния Ми на неоднородных бианизотропных сферических частицах с использованием рассеянных полей и интегрального представления коэффициентов. Показано, что в рамках операторной теории рассеяния коэффициенты Ми выражаются посредством тензоров поверхностного импеданса волн в частице и окружающей среде. С помощью найденных коэффициентов Ми для неоднородной анизотропной частицы изучены условия возникновения эффекта направленного (преимущественно вперед) рассеяния электромагнитного излучения. Возможно обобщение методики на случаи многослойных и цилиндрических частиц.
Литература
- Bohren C. F., Huffman D. R. Absorption and scattering of light by small particles. New York : Wiley-Interscience Publications, 1983.
- Van de Hulst H. C. Light scattering by small particles. New York : Dover Publications, 1981.
- Hovenac E. A. Calculation of far-field scattering from nonspherical particles using a geometrical optics approach. Appl. Opt. 1997. Vol. 30, issue 33. P. 4739–4746. DOI: 10.1364/AO.30.004739.
- Yu H., Shen J., Wei W. Geometrical optics approximation for light scattering by absorbing spherical particles. J. Quantitative Spect rosc. Radiat. Transf. 2009. Vol. 110, issue 13. P. 1178–1189. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2009.03.025.
- Mengran Z., Qieni L., Hongxia Zh., et al. Coated sphere scattering by geometric optics approximation. J. Opt. Soc. A. 2014. Vol. 31, issue 10. P. 2160–2169. DOI: 10.1364/JOSAA.31.002160.
- Mie G. Beiträge zur optik trüber medien, speziell kolloidaler metallösungen. Annalen der Physik. 1908. Vol. 330, issue 3. S. 377–445. DOI: 10.1002/andp.19083300302/full.
- Tsang L., Kong J. A., Ding K.-H., et al. Scattering of electromagnetic waves: numerical simulations. New York : Wiley, 2000. DOI: 10.1002/0471224308.fmatter_indsub/summary.
- Waterman P. C. Matrix formulation of electromagnetic scattering. Proc. IEEE. 1965. Vol. 53, issue 8. P. 805–812. DOI: 10.1109/ PROC.1965.4058.
- Wriedt T. Using the T-matrix method for light scattering computationsby non-axisymmetric particles: superellipsoids and realistically shaped particles. Part. Part. Syst. Charact. 2002. Vol. 19, issue 4. P. 256–268. DOI: 10.1002/1521-4117(200208)19:4<256:: AID-PPSC256>3.0.CO;2-8.
- Mishchenko M. I., Travis L. D., Mackowski D. W. T-matrix method and its applications to electromagnetic scattering by particles: a current perspective. J. Quantitative Spectrosc. Radiat. Transf. 2010. Vol. 111, issue 11. P. 1700–1703. DOI: 10.1016/j.jqsrt. 2010.01.030.
- Wang J. J., Han Yi P., Wu Z. F., et al. T-matrix method for electromagnetic scattering by a general anisotropic particle. J. Quantitative Spectrosc. Radiat. Transf. 2015. Vol. 162. P. 66–76. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2014.11.009.
- Novitsky A. V. Matrix approach for light scattering by bianisotropic cylindrical particles. J. Phys.: Condens. Matter. 2007. Vol. 19. Article ID: 086213. DOI: 10.1088/0953-8984/19/8/086213.
- Novitsky A. V., Barkovsky L. M. Matrix approach for light scattering from a multilayered rotationally symmetric bianisotropic sphere. Phys. Rev. A. 2008. Vol. 77, issue 3. Article ID: 033849. DOI: 10.1103/PhysRevA.77.033849.
- Novitsky A., Shalin A. S., Lavrinenko A. V. Spherically symmetric inhomogeneous bianisotropic media: Wave propagation and light scattering. Phys. Rev. A. 2017. Vol. 95, issue 5. Article ID: 053818. DOI: 10.1103/PhysRevA.95.053818.
- Fu Y. H., Kuznetsov A. I., Miroshnichenko A. E., et al. Directional visible light scattering by silicon nanoparticles. Nat. Commun. 2013. Vol. 4. Article ID: 1527. DOI: 10.1038/ncomms2538.
- Rodriguez S. R. K., Arango F. B., Steinbusch T. P., et al. Breaking the symmetry of forward-backward light emission with localized and collective magnetoelectric resonances in arrays of pyramid-shaped aluminum nanoparticles. Phys. Rev. Lett. 2014. Vol. 113, issue 24. Article ID: 247401. DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.247401.
- Luk’yanchuk B. S., Voshchinnikov N. V., Paniagua-Domínguez R., et al. Optimum forward light scattering by spherical and spheroidal dielectric nanoparticles with high refractive index. ACS Photonics. 2015. Vol. 2, issue 7. P. 993–999. DOI: 10.1021/acsphotonics.5b00261.
- Wang Z., An N., Shen F., et al. Enhanced forward scattering of ellipsoidal dielectric nanoparticles. Nanoscale Res. Lett. 2017. Vol. 12:58. DOI: 10.1186/s11671-016-1794-x.
- Terekhov P. D., Baryshnikova K. V., Shalin A. S., et al. Resonant forward scattering of light by high-refractive-index dielectric nanoparticles with toroidal dipole contribution. Opt. Lett. 2017. Vol. 42, issue 4. P. 835–838. DOI: 10.1364/OL.42.000835.
- Barkovsky L. M., Furs A. N. [Operator methods of description of optical fields in complex media]. Minsk : Belorusskaya nauka, 2003 (in Russ.).
- Novitsky A. V., Alvarez Rodriguez R. J., Galynsky V. M. Spherical Bessel solutions of Maxwell’s equations in inhomogeneous rotationally symmetric media. J. Belarus. State Univ. Phys. 2017. No. 1. P. 52–60 (in Russ.).
- Kerker M., Wang D.-S., Giles C. L. Electromagnetic scattering by magnetic spheres. J. Opt. Soc. Am. 1983. Vol. 73, issue 6. P. 765–767. DOI: 10.1364/JOSA.73.000765.
- Geffrin J. M., García-Cámara B., Gómez-Medina R., et al. Magnetic and electric coherence in forward- and back-scattered electromagnetic waves by a single dielectric subwavelength sphere. Nat. Commun. 2012. Vol. 3. Article ID: 1171. DOI: 10.1038/ ncomms2167.
Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:
- Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
- Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).