Théorie de Mie

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La théorie de Mie, aussi appelée théorie de Lorenz-Mie, est une théorie de la diffraction de la lumière par des particules sphériques.

[modifier] Diffusion de Mie

La diffusion par des molécules et très petites particules (< 1 /10 de la longueur d'onde utilisée) est traîtée par la théorie de diffusion de Rayleigh. Pour les particules plus grosses que la longueur d'onde, c'est la diffusion de Mie qui domine. Elle produit une patron de réémission qui ressemble à celui des lobes d'émission d'une antenne avec un lobe plus intense vers l'avant (par rapport à l'onde incidente) dans le cas des grosses particules.

La diffusion de Mie n'est pas fortement dépendante de la longueur d'onde utilisée comme c'est le cas dans celle de Rayleigh. Elle produit donc une lumière presque blanche lorsque le soleil illumine de grosses particules dans l'air. C'est cette dispersion qui donne la couleur blanc laiteux à la brume et au brouillard.

La photo ci-dessus montre la différence entre la diffusion de Rayleigh par les très petites particules de l'air (ciel bleu) et celle de Mie par les gouttelettes du nuage (blanc) de la lumière solaire. La première est fortement dépendante sur la longueur d'onde mais disperse uniformément dans toutes les directions. Dans ce cas, comme le soleil est à gauche, l'observateur est plus où moins à la verticale et c'est le bleu qui reste du spectre solaire à cet angle (voir couleur du ciel)

Les gouttelettes de nuage étant très larges par rapport à la lumière visible, la dispersion est celle de Mie uniforme sur toutes les couleurs du spectre mais surtout vers l'avant. L'observateur voit donc surtout la bordure du nuage en très blanc puis un dégradé.

[modifier] Liens externes

• Une collection de codes en C, C++, Fortran, Matlab, Mathematica est disponible à l'adresse suivante [[1]]

[modifier] Références

• A. Stratton: Electromagnetic Theory, New York: McGraw-Hill, 1941.
• H. C. van de Hulst: Light scattering by small particles, New York, Dover, 1981.
• M. Kerker: The scattering of light and other electromagnetic radiation. New York, Academic, 1969.
• C. F. Bohren, D. R. Huffmann: Absorption and scattering of light by small particles. New York, Wiley-Interscience, 1983.
• P. W. Barber, S. S. Hill: Light scattering by particles: Computational Methods. Singapore, World Scientific, 1990.
• G. Mie, “Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen,” Ann. Phys. Leipzig 25, 377–445 (1908).
• Hong Du, "Mie-scattering calculation," Applied Optics 43 (9), 1951-1956 (2004).