Etude numérique de la diffusion multiple dans des milieux aléatoires

Numerical study of multiple scattering within random media : radiative transfer and electromagnetic models

• Auteur / Autrice : Laurent Roux
• Direction : Jean-Jacques Greffet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert radiatif

Diffusion multiple (physique)

Ondes électromagnétiques

Mots clés libres

PDiffusion simple

Résumé

Deux théories permettent de traiter de la diffusion multiple d'un rayonnement électromagnétique au sein d'un milieu hétérogène : la théorie de transfert radiatif et la théorie électromagnétique. La théorie de transfert radiatif traite du transport d'énergie. La méthode des ordonnées discrètes ainsi que la méthode d'adding-doubling ont été étudiées. Cette dernière permet de prendre en compte l'état de polarisation du rayonnement. La théorie de transfert radiatif n'est valide que si les interférences et les interactions entre les champs diffusés sont négligeables. C'est pourquoi nous nous intéressons à sa validité en la comparant à une méthode électromagnétique, la méthode des moments. Il s’agit de résoudre complètement le problème de la propagation dans une couche plane d'épaisseur finie contenant des cylindres infinis, parallèles entre eux (géométrie 2D). Nous constatons de très bons accords aux faibles concentrations. Nous mettons en évidence des effets cohérents qui apparaissent dans des milieux hétérogènes : le trou de diffusion vers l'avant pour des diffuseurs identiques, le phénomène de rétrodiffusion exaltée. Nous déduisons des résultats électromagnétiques l'indice effectif qui régit le comportement du champ moyen et le coefficient d'extinction du milieu. Nous mettons ainsi en évidence le régime de diffusion dépendante. Ces comparaisons montrent que l'équation de transfert radiatif peut être utilisée avec précision, y compris pour des systèmes de taille comparable à la longueur d'onde. Ces résultats suggèrent que les limites de l'équation de transfert radiatif sont au-delà du cadre habituellement utilisé.