Light scattering by particles
ذرات کے ذریعے روشنی کا بکھرنا وہ عمل ہے جس کے ذریعے چھوٹے ذرات (مثال کے طور پر۔ برف کے کرسٹل، دھول، ماحولیاتی ذرات، کائناتی دھول، اور خون کے خلیات) روشنی کو منتشر کرتے ہیں جس کی وجہ سے آپٹیکل مظاہر جیسے آسمان کا نیلا رنگ، اور حلوس ہوتے ہیں۔ میکس ویل کی مساوات روشنی کے بکھرنے کو بیان کرنے والے نظریاتی اور کمپیوٹیشنل طریقوں کی بنیاد ہیں، لیکن چونکہ میکس ویل کی مساوات کے درست حل صرف منتخب ذرہ جیومیٹریز (جیسے کروی) کے لیے جانے جاتے ہیں، اس لیے ذرات کے ذریعے روشنی کا بکھرنا کمپیوٹیشنل برقی مقناطیسیت کی ایک شاخ ہے جو برقی مقناطیسی تابکاری کے بکھرنے اور ذرات کے ذریعے جذب ہونے سے متعلق ہے۔ جیومیٹریز کے معاملے میں جن کے لیے تجزیاتی حل معلوم ہوتے ہیں (جیسے دائرے، دائروں کا مجموعہ، لامحدود سلنڈر)، حل عام طور پر لامحدود سیریز کے لحاظ سے شمار کیے جاتے ہیں۔ زیادہ پیچیدہ جیومیٹریز اور غیر یکساں ذرات کی صورت میں اصل میکسویل کی مساوات کو الگ کر کے حل کیا جاتا ہے۔ ذرات کے ذریعے روشنی کے بکھرنے کے متعدد بکھرنے والے اثرات کا علاج تابکاری منتقلی کی تکنیکوں کے ذریعے کیا جاتا ہے (دیکھیں، مثال کے طور پر۔ ماحولیاتی تابکاری منتقلی کے کوڈ)۔ بکھرے ہوئے ذرہ کے متعلقہ سائز کی تعریف اس کے سائز کے پیرامیٹر سے کی جاتی ہے، جو اس کی خصوصیت کے طول و عرض اور اس کی طول موج کا تناسب ہے: درست کمپیوٹیشنل طریقے محدود فرق ٹائم ڈومین طریقہ ایف ڈی ٹی ڈی طریقہ گرڈ پر مبنی تفریق ٹائم ڈومین عددی ماڈلنگ طریقوں کی عمومی کلاس سے تعلق رکھتا ہے۔ وقت پر منحصر میکسویل کی مساوات (جزوی تفریق کی شکل میں) کو خلا اور وقت کے جزوی مشتقات کے مرکزی فرق کے تخمینے کا استعمال کرتے ہوئے الگ کیا جاتا ہے۔ نتیجے میں محدود فرق کی مساوات کو سافٹ ویئر یا ہارڈ ویئر میں چھلانگ کے انداز میں حل کیا جاتا ہے: خلا کے حجم میں برقی میدان کے ویکٹر اجزاء کو ایک مقررہ وقت پر حل کیا جاتا ہے۔ پھر اسی مقامی حجم میں مقناطیسی میدان کے ویکٹر اجزاء کو اگلے لمحے وقت پر حل کیا جاتا ہے۔ اور اس عمل کو بار بار دہرایا جاتا ہے جب تک کہ مطلوبہ عارضی یا مستحکم ریاست برقی مقناطیسی میدان کا طرز عمل مکمل طور پر تیار نہ ہو جائے۔ ٹی میٹرکس اس تکنیک کو نیل فیلڈ طریقہ اور توسیعی باؤنڈری تکنیک طریقہ (ای بی سی ایم) کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ میٹرکس عناصر میکس ویل مساوات کے حل کے لیے باؤنڈری کنڈیشنز کو ملا کر حاصل کیے جاتے ہیں۔ واقعہ، منتقل شدہ، اور بکھرے ہوئے میدان کو کروی ویکٹر لہر کے افعال میں بڑھایا جاتا ہے۔ صوابدیدی سائز کے پیرامیٹر کے ساتھ کسی بھی کروی ذرات سے بکھرنے والے کمپیوٹیشنل تخمینوں کی وضاحت مائی تھیوری کے ذریعے کی جاتی ہے۔ مائی تھیوری، جسے لورینز-مائی تھیوری یا لورینز-مائی-ڈیبی تھیوری بھی کہا جاتا ہے، کروی ذرات کے ذریعے برقی مقناطیسی تابکاری کے بکھرنے کے لیے میکسویل کی مساوات کا ایک مکمل تجزیاتی حل ہے (بوہرن اور ہفمین، 1998)۔ زیادہ پیچیدہ شکلوں کے لیے جیسے کہ لیپت دائرے، کثیر دائرے، گولیاں، اور لامحدود سلنڈر ایسی توسیعات ہیں جو حل کو لامحدود سیریز کے لحاظ سے ظاہر کرتی ہیں۔ دائرے، پرتوں والے دائرے، اور متعدد دائرے اور سلنڈروں کے لیے مائی تخمینہ میں روشنی کے بکھرنے کا مطالعہ کرنے کے لیے کوڈز دستیاب ہیں۔ مجرد دو قطبی تخمینہ صوابدیدی شکل کے ذرات کے ذریعے تابکاری کے بکھرنے کا حساب لگانے کے لیے کئی تکنیکیں ہیں۔ مجرد دو قطبی تخمینہ پولرائزبل پوائنٹس کی ایک محدود صف کے ذریعہ تسلسل کے ہدف کا تخمینہ ہے۔ مقامی برقی میدان کے جواب میں پوائنٹس دو قطبی لمحات حاصل کرتے ہیں۔ ان نکات کے دو قطبی اپنے برقی میدانوں کے ذریعے ایک دوسرے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ ڈی ڈی اے تخمینہ میں روشنی بکھرنے کی خصوصیات کا حساب لگانے کے لیے ڈی ڈی اے کوڈ دستیاب ہیں۔ تقریبا طریقے ریلیگ بکھرنے کا نظام روشنی کی طول موج سے بہت چھوٹے ذرات کے ذریعہ روشنی، یا دیگر برقی مقناطیسی تابکاری کا بکھرنا ہے۔ ریلیگ بکھرنے کو چھوٹے سائز کے پیرامیٹر کے نظام میں بکھرنے کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے۔ جیومیٹرک آپٹکس (رے ٹریسنگ) رے ٹریسنگ تکنیک نہ صرف کروی ذرات بلکہ کسی مخصوص شکل (اور واقفیت) کے ذرات کے ذریعے روشنی کے بکھرنے کا تخمینہ لگا سکتی ہے جب تک کہ کسی ذرہ کا سائز اور اہم طول و عرض روشنی کی طول موج سے بہت بڑا ہو۔ روشنی کو شعاعوں کا مجموعہ سمجھا جا سکتا ہے جس کی چوڑائی طول موج سے بہت بڑی ہوتی ہے لیکن ذرہ کے مقابلے میں چھوٹی ہوتی ہے۔ ذرہ سے ٹکرانے والی ہر کرن (جزوی) عکاسی اور/یا اضطراب سے گزر سکتی ہے۔ یہ شعاعیں سمتوں میں باہر نکلتی ہیں اس طرح ان کی مکمل طاقت کے ساتھ شمار کیا جاتا ہے یا (جب جزوی عکاسی شامل ہوتی ہے) واقع طاقت کے ساتھ دو (یا زیادہ) باہر نکلنے والی کرنوں میں تقسیم ہوتی ہے۔ عینک اور دیگر نظری اجزاء کی طرح، رے ٹریسنگ ایک بکھرے ہوئے سے نکلنے والی روشنی کا تعین کرتی ہے، اور بے ترتیب طور پر مبنی اور پوزیشن شدہ بکھرے ہوئے لوگوں کی ایک بڑی تعداد کے لیے اس نتیجے کو شماریاتی طور پر جوڑ کر، کوئی بھی ماحولیاتی نظری مظاہر جیسے پانی کی بوندوں کی وجہ سے اندردخش اور برف کے کرسٹل کی وجہ سے حلوس کو بیان کر سکتا ہے۔ ماحولیاتی آپٹکس رے ٹریسنگ کوڈ دستیاب ہیں۔ کوڈز فار الیکٹرومیگنیٹک سکٹرینگ بائی سپیئرز کوڈز فار الیکٹرومیگنیٹک سکٹرینگ بائی سلنڈرز ڈسکریٹ ڈائپول اپروکسیمیشن کوڈز فائنائٹ ڈفریینس ٹائم ڈومین میتھڈ سکٹرینگ ریفرنسز باربر، پی ڈبلیو بھی دیکھیں۔ اور ایس سی ہل، ذرات کے ذریعہ روشنی بکھرنا: کمپیوٹیشنل طریقے، سنگاپور ؛ ٹینیک، این جے، ورلڈ سائنٹفک، c1990، 261 پی۔ + 2 کمپیوٹر ڈسک (3 1⁄2 انچ)۔ )،، (پی بی کے۔) بوہرن، کریگ ایف۔ اور ڈونلڈ آر ہفمین، عنوان جذب اور چھوٹے ذرات کے ذریعہ روشنی کا بکھرنا، نیویارک: ولی، 1998، 530 پی۔، ہلسٹ، ایچ سی وین ڈی، چھوٹے ذرات کے ذریعہ روشنی بکھرنا، نیویارک، ڈوور پبلکیشنز، 1981، 470 پی۔، کیرکر، ملٹن، روشنی کا بکھرنا، اور دیگر برقی مقناطیسی تابکاری، نیویارک، اکیڈمک پریس، 1969، 666 پی۔ مشچینکو، مائیکل I.، جوپ ڈبلیو ہوینیئر، لیری ڈی ٹریوس، غیر سطحی ذرات کے ذریعہ روشنی بکھرنا: نظریہ، پیمائش، اور ایپلی کیشنز، سان ڈیاگو: اکیڈمک پریس، 2000، 690 پی۔، سٹریٹن، جولیس ایڈمز، برقی مقناطیسی نظریہ، نیویارک، لندن، میک گرا ہل بک کمپنی، انکارپوریٹڈ، 1941۔ 615 پی۔ بکھرنا، جذب اور تابکاری کی منتقلی (آپٹکس)