Was bedeutet „optisch dicke Medien“?
Hängt diese Eigenschaft von der Länge eines Gehäuses ab?
Warum wird die Diffusionsnäherung für die Strahlungstransportgleichung auf optisch dicke Medien angewendet?
Die Diffusionsnäherung ist eine Lösung der Strahlungstransportgleichung. Im Allgemeinen hängt die Wahl der Anwendung dieser speziellen Lösung von der optischen Grenze ab, wie Sie sagen.
Bei einem optisch dünnen Medium wandert die Strahlung und kann auf dem Weg interagieren. Dies wird nicht als diffusiver Prozess bezeichnet, da der Strahl überall auf seinem Weg mit dem Medium in Wechselwirkung treten kann.
Bei einem optisch dicken Medium wird Strahlung innerhalb eines Vielfachen der mittleren freien Weglänge absorbiert. Das anfängliche Strahlung absorbierende Volumenelement kann dann Strahlung zu seinem Nachbarn reemittieren, der wiederum absorbieren und reemittieren kann. Dieser Diffusionsprozess setzt sich im Medium fort. In dem obigen optisch dünnen Medium ist dieser Prozess nicht dominant und daher ist der Prozess nicht diffusiv.
Ein optisch dickes Medium ist eines, für das die mittlere freie Weglänge eines Photons gering ist. Dies bedeutet, dass ein Photon nicht sehr weit reisen kann, bevor es mit der Materie interagiert, die das Medium ausmacht.
Das Maß der optischen Dicke, der optischen Tiefe, hängt vom Materialvolumen im Medium ab. Zum Beispiel wird bei einem Material mit fester Dichte Licht, das durch 1 Kilometer dieses Materials wandert, weniger wahrscheinlich gestreut als Licht, das durch 2 Kilometer dieses Materials wandert.
Ich bin mit der Diffusionsnäherung nicht vertraut und kann daher Ihre dritte Frage nicht kommentieren. Leute, ihr könnt gerne eure Antworten auf die dritte Frage zu meiner Antwort hinzufügen.