米氏MIE散射原理是什么？

2022年04月24日 16:23:05人氣：1151來源：廣州勒夫邁智能科技有限公司

　　米氏MIE散射是指“米散射(Mie scattering)”；又稱“粗粒散射”。粒子尺度接近或大于入射光波長的粒子散射現(xiàn)象。德國物理學(xué)家米(Gustav Mie,1868—1957)指出, 其散射光強在各方向是不對稱的,順入射方向上的前向散射。粒子愈大, 前向散射愈強。

　　米氏MIE散射的由來是在1908年的時候首先由德國科學(xué)家G.米得出，Gustav Mie通過求解麥克斯韋方程組,得到了均勻介質(zhì)球?qū)椥陨⑸涞膰?yán)格解,可以計算任意大小,任意材料的球形顆粒的散射，故稱這類散射為MIE(米氏)散射。

　　當(dāng)球形粒子的尺度與波長可比擬時，必須考慮散射粒子體內(nèi)電荷的三維分布。此散射情況下，散射粒子應(yīng)考慮為由許多聚集在一起的復(fù)雜分子構(gòu)成，它們在入射電磁場的作用下,形成振蕩的多極子,多極子輻射的電磁波相疊加，就構(gòu)成散射波。又因為粒子尺度可與波長相比擬，所以入射波的相位在粒子上是不均勻的，造成了各子波在空間和時間上的相位差。在子波組合產(chǎn)生散射波的地方，將出現(xiàn)相位差造成的干涉。這些干涉取決于入射光的波長、粒子的大小、折射率及散射角。當(dāng)粒子增大時，造成散射強度變化的干涉也增大。因此，散射光強與這些參數(shù)的關(guān)系,不象瑞利散射那樣簡單,而用復(fù)雜的級數(shù)表達，該級數(shù)的收斂相當(dāng)緩慢。

　　它具有如下特點：

　　(1)散射強度比瑞利散射大得多，散射強度隨波長的變化不如瑞利散射那樣劇烈。隨著尺度參數(shù)增大，散射的總能量很快增加，并最后以振動的形式趨于一定值。

　　(2)散射光強隨角度變化出現(xiàn)許多極大值和極小值，當(dāng)尺度參數(shù)增大時，極值的個數(shù)也增加。

　　(3)當(dāng)尺度參數(shù)增大時，前向散射與后向散射之比增大，使粒子前半球散射增大。當(dāng)尺度參數(shù)很小時，米散射結(jié)果可以簡化為瑞利散射；當(dāng)尺度參數(shù)很大時，它的結(jié)果又與幾何光學(xué)結(jié)果一致；而在尺度參數(shù)比較適中的范圍內(nèi)，只有用米散射才能得到***正確的結(jié)果。所以米散射計算模式能廣泛地描述任何尺度參數(shù)均勻球狀粒子的散射特點。

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