Il contesto Per oltre trent'anni, i ricercatori nel campo del trasporto ottico, dell'imaging biomedico e dell'ottica dei tessuti hanno dibattuto se il coefficiente di diffusione debba dipendere dal coefficiente di assorbimento. Sebbene le espressioni dipendenti dall'assorbimento violino le proprietà fondamentali di scala dell'Equazione del Trasporto Radiativo (RTE), sono rimaste ampiamente utilizzate nel fitting pratico dei dati in onda continua (CW) e nel dominio del tempo (TD).
Principali risultati Questo studio risolve la controversia di lunga data attraverso un'analisi asintotica rigorosa:
- Dominio del tempo Dimostra analiticamente che un coefficiente di diffusione indipendente dall'assorbimento è sia necessario che sufficiente per una convergenza esatta a lungo termine verso l'Equazione del Trasporto Radiativo (RTE).
- Stato stazionario Dimostra un paradosso intrinseco: nessun coefficiente di diffusione scalare può rendere la diffusione in stato stazionario asintoticamente equivalente alla RTE in presenza di assorbimento.
- Implicazioni per il fitting dei dati Mostra che l'uso del coefficiente di diffusione canonico dipendente dall'assorbimento introduce distorsioni di modello intrinseche nella stima delle proprietà ottiche. Questo studio sconsiglia l’uso di coefficienti di diffusione dipendenti dall’assorbimento e propone invece la teoria del trasporto nel dominio temporale come appropriato quadro di riferimento.
Questi risultati forniscono un chiarimento fondamentale sulle basi teoriche dell'ottica diffusa.
È possibile leggere l'articolo completo ad accesso aperto qui (Reports on Progress in Physics: “The paradox of steady-state light diffusion”, by André Liemert, Lorenzo Pattelli, Alwin Kienle, Federico Tommasi, and Fabrizio Martelli) e accedere ai nostri script di risoluzione RTE open-source su GitHub.
Il Team di autori
Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Meßtechnik an der Universität Ulm
Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM), Torino
Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Firenze, Firenze
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