Welche Arten von Wechselwirkun­gen treten auf? Wie wirken sie sich aus?

MIE-Streuung:

Hierbei entspricht der Partikeldurchmesser in etwa der Wellenlänge. Das Sonnenlicht wird beim Durchgang durch die Atmosphäre hauptsächlich an Aerosolen gestreut. Je größer die Partikel sind, desto stärker wirkt die Streurichtung in ursprünglicher Ausbreitungsrichtung. Daraus ergibt sich ein fließender Übergang zur nicht selektiven Streuung.

Diesen Effekt erfährt man bei einem dunstigen Himmel. In Richtung „Erde“ erscheint der Himmel dunkler als in Richtung „Sonne“, da die Streurichtung der Strahlung hauptsächlich in Richtung „Erde“ wirkt.

Mithilfe der Mie-Theorie kann man die elektromagnetische Streuung an Partikeln, die in der Größenordnung der Wellenlängen oder kleiner sind, mathematisch berechnen.

Die einfallende ebene Welle und das gestreute elektromagnetische Feld werden durch eine Reihe von sphärischen Wellenfunktionen beschrieben.

    Bessel-Funktionen l-ter Ordnung                          :  jl(z)

    Hankel-Funktionen (Bessel-Funktionen 3. Gattung) : hl(1)(z)

Für das elektromagnetische Feld innerhalb des Partikels lässt sich auch eine Reihe von sphärischen Wellenfunktionen entwickeln.

Für die Extinktions- und Streueffzienz gelten folgende Formeln:

mit x ... dimensionslosen Größe

      r ... Radius des Teilchens

      λ ... Wellenlänge des gestreuten Lichts

Die Koeffizienten der Reihenentwicklungen für das gestreute Feld lassen sich anhand der Randbedingungen auf der Kugeloberfläche berechnen.

mit m ... komplexer Brechungsindex

       z ... komplexes Argument

Für die Funktionen des komplexen Arguments z gilt:

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