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米氏MIE散射原理是什么?

更新时间: 2021-08-17 10:13 来源: 勒夫迈官网 编辑: 传感器,传感器常识,传感器先容,米氏散射,散射光 阅览:次 ? 技术文档
 
米氏MIE散射是指“米散射(Mie scattering)”;又称“粗粒散射”。粒子尺度接近或大于入射光波长的粒子散射现象。德国物理学家米(Gustav Mie,1868—1957)指出, 其散射光强在各方向是不对称的,顺入射方向上的前向散射最强。粒子愈大, 前向散射愈强。
 
米氏MIE散射的由来是在1908年的时候首先由德国科学家G.米得出,Gustav Mie通过求解麦克斯韦方程组,得到了均匀介质球对弹性散射的严格解,可以计算任意大小,任意材料的球形颗粒的散射,故称这类散射为MIE(米氏)散射。
 
当球形粒子的尺度与波长可比拟时,必须考虑散射粒子体内电荷的三维分布。此散射情况下,散射粒子应考虑为由许多聚集在一起的复杂分子构成,它们在入射电磁场的作用下,形成振荡的多极子,多极子辐射的电磁波相叠加,就构成散射波。又因为粒子尺度可与波长相比拟,所以入射波的相位在粒子上是不均匀的,造成了各子波在空间和时间上的相位差。在子波组合产生散射波的地方,将出现相位差造成的干涉。这些干涉取决于入射光的波长、粒子的大小、折射率及散射角。当粒子增大时,造成散射强度变化的干涉也增大。因此,散射光强与这些参数的关系,不象瑞利散射那样简单,而用复杂的级数表达,该级数的收敛相当缓慢。
 
它具有如下特点:
 
(1)散射强度比瑞利散射大得多,散射强度随波长的变化不如瑞利散射那样剧烈。随着尺度参数增大,散射的总能量很快增加,并最后以振动的形式趋于一定值。
 
(2)散射光强随角度变化出现许多极大值和极小值,当尺度参数增大时,极值的个数也增加。
 
(3)当尺度参数增大时,前向散射与后向散射之比增大,使粒子前半球散射增大。当尺度参数很小时,米散射结果可以简化为瑞利散射;当尺度参数很大时,它的结果又与几何光学结果一致;而在尺度参数比较适中的范围内,只有用米散射才能得到***正确的结果。所以米散射计算模式能广泛地描述任何尺度参数均匀球状粒子的散射特点。

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