行星光的散射和吸收

该协议中的方法可以帮助解决行星光散射的开放计算问题，这些粒子层密集，在小行星表面穿过核和其他太阳系天体。为了验证计算结果，我们引入了基于超声波样品悬浮的独特非接触式和非破坏性测量。我们完全控制样品的位置和方向。

在这里，我们应用经过验证的计算方法来解释小行星4灶神星和67P/丘里尤莫夫-格拉西门科的观测。计算和实验方法具有普遍性，可应用于地面遥感、纳米尺度材料科学和生物医学光学等。使用这些方法需要耐心。

然而，由于结果的绝对性和数量性，这种努力得到了回报。方法的可视化演示至关重要。本视频中显示的实验部分结合了光学和声学方面最先进的技术。

演示手术的将是安蒂·彭蒂拉博士、朱莉娅·马蒂凯宁女士、佩特里·赫兰德先生、戈兰·马科尼先生和蒂莫·维萨宁先生。首先，通过打开光源、光电倍增管和放大器来设置散射计。让系统稳定 30 分钟。

接下来，通过将麦克风插入悬浮器中心并运行校准脚本来设置声学样品悬浮器。然后使用空悬浮器进行测量扫描。扫描可显示环境光、周围环境反射或电气噪音产生的任何信号。

设置完成后，使用声学透明网勺将样品注入声学悬浮器。使用摄像机和高放大光学元件，在散射测量之前和之后检查样品的方向和稳定性。声学陷阱的强度和驴数经过优化，以实现最大样品稳定性。

因此，声功率设置尽可能低。如果样品不对称，请绕垂直轴旋转，以获取有关其形状的信息。通过缓慢更改声学陷阱的对齐方式执行旋转。

在成像时，应用额外的照明以提高图像质量。接下来，关闭测量室以阻挡外部光线。使用计算机界面，选择样品的方向以及测量的角度分辨率和范围。

传入光和散射光由电动线性偏振器过滤。运行自动测量扫描。这将测量每个角度的四个点，其偏振方向为水平-水平、水平垂直、垂直垂直和垂直水平。

通过关闭声场让样品落在声学透明织物上，在测量后恢复样品。然后使用空悬浮器执行另一个测量扫描，以检测由于环境光条件而可能漂移的任何可能。完成后，保存数据。

分析数据，通过不同极化强度的线性组合，计算每个角度的穆勒矩阵元素。要开始建模，请使用 SSH 访问连接到 CSC IT 中心，用于科学有限群集 Taito。下载并编译所有为 Taito 预先配置的所有所需程序，通过运行 bash compile.sh。

接下来，打开文本编辑器 Nano，并设置单个散点器、体积元素和所研究的样本的参数，通过修改文件 PARAMS 来匹配所研究的样本。然后通过执行命令 bash 来运行run.sh。完成后，将样本的完整 Mueller 矩阵作为最终.out 将样本写入临时文件夹中。

利用 Siris4 计算霍华德粒子的散射属性，首先将 Siris4 可执行文件移动到与输入文件和 P 矩阵文件相同的文件夹中。然后复制input_1。和 pmatrix_1。

从测试文件夹。在input_1。在 中，将光线数设置为200万，将样本粒子数设置为1000，半径标准偏差设置为0.17，相关函数的功率定律指数设置为3。

然后将折射率的实际部分设置为 1.8，并使用文本协议中描述的折射率 n 的虚部。接下来，运行 Siris4，执行此处显示的命令，每个波长从 0.4 微米到 2.5 微米，使用直径为 10 到 200 微米的尺寸范围，采样步骤为 10 微米。接下来，将每个计算的散射相位矩阵 p 保存到一个pmatrix_x。

在文件中。文件名中的 x 描述每个粒子大小的波长数和范围从 1 到 43。该文件将包含散射角度以及散射矩阵元素 P11、P12、P22、P33、P34 和 P44，用于一个波长和颗粒大小。

平均获得的散射矩阵、单个散射 Albedos 和平均自由路径，其索引为 3.2。在 Vesta 大小的体积内使用漫射散射器，折射率为 1。在输入文件中，使用平均单个散射 Albedos 和内部散射器的平均可用路径长度。

接下来，通过执行此处显示的 x 波长的命令，在每个波长上运行 Siris4。该代码读取平均散射矩阵作为内部漫射散射器的输入。将 Vesta 观测到的光谱缩放为 0.42327 的几何 Albedo 值，在 0.55 微米。

要达到 17.4 度，请对缩放光谱应用 0.491 因子。比较整个波长范围内的建模光谱和观测到的光谱。首先使用 Git 下载源文件，然后将文件移动到下载的目录 cd 协议4b 中。

接下来，通过运行 bash 来下载和编译所有必需的程序compile.sh。准备就绪后，将平均输入散射矩阵以及振幅散射矩阵复制到当前工作目录中。接下来，打开文本编辑器 Nano 并修改文件 PARAMS 以设置所需的参数。

通过执行 bash 运行run.sh。然后将完整的 Mueller 矩阵作为 rtcb.out 写入临时文件夹。从 MATLAB 开始，运行平均例程powerlaw_ave。

m 在计算 Siris4 解算器的昏迷相函数后，将索引的功率法大小分布减去 3 的结果平均。预期的常规输出是 pmatrix2。在，阿尔贝多和平均自由路径。

接下来，将输出 Albedo 的结果和输入中平均自由路径设置为输入。在文件中。将大小设置为 10 亿，将形状相关函数的功率法指数设置为 2.5。

然后使用此处显示的命令行运行 Siris4 以获取原子核相函数。使用 Siris4，解决了 100，000 个聚合的散射属性并平均值。这些结果绘制在这里显示实验测量和额外的模拟没有有效的介质。

粒子分布的两种选择都与测量的相位函数匹配，尽管它们会导致不同的极化特性。这些差异可用于识别样本中粒子的基本分布。最佳选择是使用截断的正态分布，而不是等值粒子。

如果只使用规范化相位函数，则两个分布给出无法区分的结果。对于去极化，数值结果具有类似于测量曲线的特征，但函数向反散散方向移动 10 度。极化的差异表明，样品的结构大概比均匀模型复杂。

然而，检索聚合的真实结构超出了现有的样本表征微观方法。在这里，光度相位曲线一直伴随着线性依赖的幅度模仿阴影的影响在密集包装的高Albedo regolith。该模型成功地解释了观测到的光度和极性相位曲线，并提供了最大极化的现实预测。

令人吃惊的是，小粒子种群的分钟分数是如何完成相位曲线的解释的。执行此实验时，超声波样品悬浮是成功散射测量的关键。在计算部分，粒子介质中散射的不连贯处理至关重要。

将来，我们计划将实验方法扩展到更大和更小的样品，达到厘米和千分尺。我们目前正在开发在显微镜中利用全超声波样品控制的方法。执行此协议时，请采取适当的预防措施，因为这些测量中使用强大的超声波和光源。