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物理学 > 光学

arXiv:2506.20887 (physics)
[提交于 2025年6月25日 ]

标题: 球形粒子系统中光散射的双同步效应

标题: Dual Synchronization Effects in Light Scattering by Spherical Particle Systems

Authors:Guanglang Xu, Bingqiang Sun, Ping Zhu, Huizeng Liu, Ye Zhou, Chen Zhou
摘要: 我们报告了在球形粒子系统中,散射效率 (Q$_{\text{sca}}$) 与特定公式化的角度分布复杂度参数 ($\widetilde{C}_{\text{p}}$) 之间发现的一种新颖且基本的双同步关系。 通过使用严格的多球T矩阵 (MSTM) 方法进行广泛的数值模拟,我们发现,当折射率实部变化时,Q$_{\text{sca}}$ 与 (1-$\widetilde{C}_{\text{p}}$) 表现出很强的正相关性,而当折射率虚部变化时,它与 $\widetilde{C}_{\text{p}}$ 表现出强烈的正同步性。 我们的分析表明,这种二元性源于折射率实部和虚部在粒子内部对电磁共振的扰动和抑制方式不同,从而导致总散射能量和角度分布的耦合响应不同。 这一发现提供了前所未有的洞见,揭示了相位对比和吸收过程如何显著地调节散射特性和散射光的角度分布,尤其是在共振主导的区域中。 它表明,本文使用的 $\widetilde{C}_{\text{p}}$ 的具体公式对多极子贡献的整体平衡非常敏感,使其成为捕捉折射率驱动变化的宝贵参数。
摘要: We report the discovery of a novel and fundamental dual synchronization relationship between the scattering efficiency (Q$_{\text{sca}}$) and a specifically formulated angular distribution complexity parameter ($\widetilde{C}_{\text{p}}$) in spherical particle systems. Through extensive numerical simulations using the rigorous Multiple Sphere T-Matrix (MSTM) method, we found that Q$_{\text{sca}}$ exhibits a strong positive correlation with (1-$\widetilde{C}_{\text{p}}$) when the real part of the refractive index is varied, while it synchronizes strongly and positively with $\widetilde{C}_{\text{p}}$ when the imaginary part is varied. Our analysis reveals that this duality arises from the distinct ways the real and imaginary parts of the refractive index \textbf{perturb vs.~dampen electromagnetic resonances} within the particles, leading to different coupled responses in the total scattered energy and the angular distribution. This discovery provides unprecedented insights into how phase contrast and absorption processes distinctly modulate scattering properties and the angular distribution of scattered light, particularly in regimes dominated by resonance. It establishes that the specific formulation of $\widetilde{C}_{\text{p}}$ used here is sensitive to the overall balance of multipole contributions, making it a valuable parameter for capturing refractive index-driven changes. }.
主题: 光学 (physics.optics)
引用方式: arXiv:2506.20887 [physics.optics]
  (或者 arXiv:2506.20887v1 [physics.optics] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2506.20887
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Guanglang Xu [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 6 月 25 日 23:40:51 UTC (9,926 KB)
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