Difusión de fotones

La difusión de fotones es una situación en la que los fotones viajan a través de un material sin ser absorbidos, sino que sufren repetidos eventos de dispersión que cambian la dirección de su trayectoria. La trayectoria de cualquier fotón dado es entonces efectivamente un paseo aleatorio . Se puede decir que un gran conjunto de tales fotones exhibe difusión en el material y se puede describir con una ecuación de difusión .

Astrofísica

En astrofísica , la difusión de fotones ocurre dentro de una atmósfera estelar . Para describir este fenómeno, se debe desarrollar la ecuación de transferencia en momentos y utilizar la aproximación de Eddington para la transferencia radiativa (es decir, la aproximación de difusión). En 3D, los resultados son dos ecuaciones para el flujo de energía de los fotones:

${\displaystyle {\vec {F}}=-{\frac {c}{12\pi \sigma }}{\vec {\nabla }}U,}$

${\displaystyle {\vec {\nabla }}\cdot {\vec {F}}=0,}$

donde es la opacidad. Sustituyendo la primera ecuación en la segunda, se obtiene la ecuación de difusión para la densidad de energía del fotón: ${\displaystyle \sigma }$

${\displaystyle \nabla ^{2}U-{\frac {1}{\sigma }}{\vec {\nabla }}U\cdot {\vec {\nabla }}\sigma =0.}$

Ciencia médica

En medicina , la difusión de fotones se puede utilizar para crear imágenes del cuerpo (principalmente del cerebro y la mama) y ha contribuido mucho al avance de ciertos campos de investigación, como la neurociencia. Esta técnica se conoce como imagen óptica difusa .

Véase también

• Reflexión difusa
• Amortiguación de difusión
• Oscurecimiento global
• Imágenes ópticas médicas
• Tomografía óptica
• Ecuación de transferencia radiativa y teoría de difusión para el transporte de fotones en tejido biológico

Referencias