Koder för elektromagnetisk spridning av sfärer

Koder för elektromagnetisk spridning av sfärer - den här artikeln listar koder för elektromagnetisk spridning av en homogen sfär, skiktad sfär och kluster av sfärer.

Lösningstekniker

Majoriteten av befintliga koder för beräkning av elektromagnetisk spridning av en enda sfär är baserad på Mie-teorin som är en analytisk lösning av Maxwells ekvationer i termer av oändliga serier. Andra approximationer för spridning av en enskild sfär inkluderar: Debye-serier, strålspårning ( geometrisk optik ), strålspårning inklusive effekterna av interferens mellan strålar, luftig teori, Rayleigh-spridning , diffraktionsapproximation. Det finns många fenomen relaterade till ljusspridning av sfäriska partiklar såsom resonanser, ytvågor, plasmoner, närfältsspridning. Även om Mie-teorin erbjuder ett bekvämt och snabbt sätt att lösa ljusspridningsproblem med homogena sfäriska partiklar, finns det andra tekniker, såsom diskret dipolapproximation , FDTD, T-matris, som också kan användas för sådana uppgifter.

Klassificering

Sammanställningen innehåller information om den elektromagnetiska spridningen av sfäriska partiklar, relevanta länkar och tillämpningar.

Koder för elektromagnetisk spridning av en enda homogen sfär

År	namn	Författare	Språk	kort beskrivning
1983	BHMIE	Craig F. Bohren och Donald R. Huffman	Fortran IDL Matlab C Python	"Mie-lösningar" (oändlig serie) för spridning, absorption och fasfunktion av elektromagnetiska vågor av en homogen sfär.
2002	MiePlot	Philip Laven	Visual Basic	MiePlot erbjuder följande matematiska modeller för spridning av ljus med en sfär: Mie-lösningar, Debye-serien, strålspårning (baserad på geometrisk optik), strålspårning inklusive effekterna av interferens mellan strålar, luftig teori, Rayleigh-spridning, diffraktion, ytvågor . Utöver enkelvåglängdsberäkningar kan MiePlot också utföra beräkningar för vissa våglängder, och därmed approximera ett kontinuerligt spektrum (som solljus) för att producera simuleringar av atmosfäriska optiska effekter som regnbågar, koronor och härligheter.
2003	Mie_Singel osv.	Gareth Thomas och Don Grainger	IDL	Underavdelningen för Atmospheric Oceanic and Planetary Physics vid University of Oxford upprätthåller ett arkiv av Mie-spridningsrutiner för både enstaka sfärer och populationer av partiklar där storlekarna följer en log-normalfördelning . Koden är också tillgänglig för att beräkna de analytiska derivatorna av Mie-spridning (dvs. derivatan av extinktions- och spridningskoefficienterna, och intensitetsfunktionerna med avseende på storleksparameter och komplext brytningsindex). Rutinerna är skrivna i IDL , men en Fortran-baserad DLM-version (som avsevärt minskar körtiden) av enkelsfärskoden finns också tillgänglig.

Koder för elektromagnetisk spridning av en skiktad sfär

Algoritmisk litteratur innehåller flera bidrag

År	namn	Författare	Språk	Licens	kort beskrivning
1981	DMILAY	Owen B. Toon och TP Ackerman	Fortran	Ingen licens angiven men öppen källkod (public domain)	Spridning av en skiktad sfär (en partikel med en sfärisk kärna omgiven av ett sfäriskt skal). Koden är från 1968 tillgänglig här:
1983	BHCOAT	Craig F. Bohren och Donald R. Huffman	Fortran	Ingen specificerad men öppen källkod (public domain via )	"Mie-lösningar" (oändlig serie) för spridning, absorption och fasfunktion av elektromagnetiska vågor av ett homogent koncentrerat skal.
1997	BART	A. Quirantes	Fortran	Öppen källkod (egen licens)	Baserat på Aden-Kerker-teorin för att beräkna ljusspridningsegenskaper för belagda sfäriska partiklar
2004	MjcLscCoatSph	M. Jonasz	GUI/Windows	Proprietär / stängd källa	Detta program beräknar spridnings-, absorptions- och dämpningsparametrarna, såväl som vinkelspridningsmönstren för en enkel belagd sfär enligt Aden-Kerkers teori.
2007		L. Liu, H. Wang, B. Yu, Y. Xu, J. Shen	C	Okänd	Ljusspridning av en belagd sfär (släckningseffektivitet, spridningseffektivitet, ljusspridningsintensitet)
2009-2022	Scatnlay	O. Pena, U. Pal, K. Ladutenko	C++ , Python och JavaScript	GPLv3	Ljusspridning från en flerskiktad sfär baserad på algoritmen av W Yang. Mycket robust och stabil, långsammare än Toon och Ackerman. Utvärdera integralparametrar och vinkelmönster, närfält och kraftflöde effektiviserar plottning. Har ett kompileringsalternativ för att använda Boost.Multiprecision för högre noggrannhet. Webbapplikation är den del av paketet, tillgänglig online på webbplatsen för Institutionen för fysik och teknik vid ITMO University.

Koder för elektromagnetisk spridning efter kluster av sfärer

År	namn	Författare	Språk	kort beskrivning
1998-2003	GMM	Yu-lin Xu och Bo AS Gustafson	Fortran	Koder som beräknar exakt elektromagnetisk spridning av ett aggregat av sfärer i en enda orientering eller med ett medelvärde över individuella orienteringar.
2013	MSTM	DW Mackowski	Fortran	Koder som beräknar exakt elektromagnetisk spridning av ett aggregat av sfärer och sfärer inom sfärer för komplexa material. Fungerar parallellt också.
2015	py_gmm	G. Pellegrini	Python + Fortran	En Python + Fortran 90-implementering av Generalized Multiparticle Mie-metoden, speciellt lämpad för plasmonik och närfältsberäkning.
2017	CELES	A. Egel, L. Pattelli och G. Mazzamuto	MATLAB + CUDA	Körs på NVIDIA GPU:er, med hög prestanda för många sfärer.
2021	SMUTHI	A. Egel et al.	Python + Fortran + CUDA	Många sfärer i stratifierade medier, andra partikelformer finns tillgängliga.

Relevanta spridningskoder

Se även

externa länkar

SCATTERLIB: Samling av ljusspridningskoder