Dynamical Response of Small Particles to Light Scattering

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta fi
dc.contributor Helsingfors universitet, matematisk-naturvetenskapliga fakulteten sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Science en
dc.contributor Alkeishiukkasfysiikan ja maailmankaikkeuden tutkimuksen tohtoriohjelma fi
dc.contributor Doktorandprogrammet i elementarpartikelfysik och kosmologi sv
dc.contributor Doctoral Programme in Particle Physics and Universe Sciences en
dc.contributor.author Herranen, Joonas
dc.date.accessioned 2020-07-28T06:43:22Z
dc.date.available 2020-08-15
dc.date.available 2020-07-28T06:43:22Z
dc.date.issued 2020-08-25
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-951-51-6118-5
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/317967
dc.description.abstract Radiative torques are caused by interactions between particles and electromagnetic radiation, which is more commonly referred to as electromagnetic scattering. Radiative effects can dominate the behavior of small particles, such as cosmic dust. Radiative torques on small irregular shapes have been found to be a key candidate in aligning spinning cosmic dust grains, which in turn polarizes light passing through dust clouds and emitted by the dust, first observed over 70 years ago. Numerical methods of electrodynamics have evolved with the available computing power to be the main tool of understanding the dynamics due to the scattering process, or scattering dynamics, which is the focus of this thesis. Efficient analysis of scattering dynamics involves contemporary numerical methods, which provide numerically exact solutions of electromagnetic scattering by irregular particles. In this thesis, an overview of electromagnetic scattering and scattering dynamics is presented. In addition, the applications of scadyn, a software developed for the solution and analysis of scattering dynamics are discussed. The main applications include radiative torque alignment and optical tweezers. en
dc.description.abstract Sähkömagneettinen sironta on keskeinen vuorovaikutusmekanismi valon tai muun sähkömagneettisen säteilymuodon ja pienkappaleien välillä. Monet vaikuttavat arjen ilmiöt, kuten halot ja sateenkaaret, kuten myös taivaan sinisyys, on seurausta valonsironnasta. Optisten ilmiöiden lisäksi sironta aiheuttaa myös dynaamisen vasteen pienkappaleessa säteilypaineen ja -vääntömomentin muodossa. Siinä, missä säteilypaine työntää pienkappaleita, esimerkiksi komeetan pölyhännän pölyä poispäin Auringosta, säteilyvääntömomentit pyörittävät pieniä hiukkasia tehokkaasti. Lyhennettäköön säteilyvääntömomentti säteilyväännöksi. Säteilyväännöt voivat pyörittää hiukkasia, joilla on nk. optinen kätisyys, eli ne sirottavat valon eri polarisaatioasteita eri tavoin. Tähtitieteilijät havaitsivat yli 70 vuotta sitten tähtien valon polarisoituvan, kun valo kulkee pölypilvien läpi. Lisäksi pölyn itsensä emittoiman säteilyn tunnetaan olevan polarisoitunutta. Molemmat havainnot selittää pölypilvi, jonka epäsäännöllisen muotoiset pölyhiukkaset ovat keskimäärin säännönmukaisissa asennoissa, joissa enemmistö hiukkasten pisimmistä lävistäjistä on samassa tasossa. Tämänkaltainen tilanne on mekaniikan lakien mukaisesti stabiilein, kun pölyhiukkaset pyörivät. Vuosikymmenten tutkimuksen aikana on ilmennyt, että uskottavin ja yleispätevin pölyhiukkasten säännönmukaisen pyörimisen selittävä tekijä on säteilyvääntö. Erityisesti numeeristen simulaatioiden ja laskentatehon kehittyessä epäsäännöllisten hiukkasten säteilyvääntöjen ja pyörimistilan kehityksen, jota kutsuttakoon sirontadynamiikaksi, ymmärrys on kehittynyt harppauksin viimeisen kolmen vuosikymmenen aikana. Tämän artikkeliväitöskirjan johdanto esittää sähkömagneettisen sironnan ja sirontadynamiikan yleisellä tasolla. Sirontadynamiikkaa mallintavan scadyn-ohjelmiston, joka on ollut keskeinen työkalu väitöskirjan laatimisessa, ominaisuuksia ja sovelluskohteita käsitellään johdanto-osuuden lopussa. fi
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-951-51-6117-8
dc.relation.isformatof Helsinki: Unigrafia, 2020, University of Helsinki Report Series in Astronomy. 1799-3024
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject teoreettinen fysiikka
dc.title Dynamical Response of Small Particles to Light Scattering en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.ths Muinonen, Karri
dc.ths Markkanen, Johannes
dc.ths Juvela, Mika
dc.opn Andersson, Bengt-Göran
dc.type.dcmitype Text

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Dynamica.pdf 927.8Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record