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《球形粒子mie散射特性分析_張偉》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第36卷第6期光學(xué)技術(shù)Vol.36No.62010年11月OPTICALTECHNIQUENov.2010文章編號(hào):1002-1582(2010)06-0936-04＊球形粒子Mie散射特性分析1112張偉,路遠(yuǎn),杜石明,王寶榮(1.電子工程學(xué)院安徽省紅外與低溫等離子體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽合肥230037)(2.中國(guó)人民解放軍68215部隊(duì),青海民和800810)摘要:越來(lái)越多的與微粒相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題在許多領(lǐng)域出現(xiàn),這些問(wèn)題都與Mie散射理論有關(guān)。利用Matlab改進(jìn)算法,對(duì)球形微粒子Mie散射特性做了較
2、為全面和深入的分析,有助于Mie散射理論的研究和應(yīng)用。關(guān)鍵詞:Mie散射;尺度參數(shù);散射相位函數(shù);強(qiáng)度函數(shù)中圖分類號(hào):O436文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AAnalysisofcharacteristicsofMiescattering1112ZHANGWei,LUYuan,DUShiming,WangBaorong(1.KeyLabofInfraredandLowTemperaturePlasmaofAnhuiProvince,ElectronicEngineeringInstitute,Hefei230037,
3、Anhui,China)(2.Unit68215ofPLA,Minhe800810,Qinghai,China)Abstract:MoreandmoretechnicalproblemsrelatedtoparticlesappearareallrelatedtoMiescatteringtheory.ThecharacteristicsofMiescatteringareanalysedusinganimprovedalgorithmbasedonMatlab.Itmakesforstudyand
4、appli-cationofMiescatteringtheory.Keywords:Miescattering;sizeparameter;scatteringphasefunction;intensityfunctions均勻散射球體如圖1所示,照射光為線偏振平0引言面波,振幅為E,光強(qiáng)為I0,沿z軸傳播,其電場(chǎng)矢量隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展,越來(lái)越多的與微粒相關(guān)沿x軸振動(dòng)。散射體位于坐標(biāo)原點(diǎn)O,P為觀測(cè)點(diǎn)。的技術(shù)問(wèn)題在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、科研、軍事等領(lǐng)域出現(xiàn),散射光方向(OP方向)與照射光方向(z軸)所組成
5、如石化煉油企業(yè)的催化劑顆粒、火力發(fā)電企業(yè)的煙的平面稱為散射面,照射光方向至散射光方向之間塵排放、化工和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域細(xì)胞及核生長(zhǎng)、沙塵天氣、的夾角θ稱為散射角,x軸至OP在xy平面上投影線近來(lái)的氣候變化等,均涉及到與微粒測(cè)量相關(guān)的課[6](OP′)之間的夾角稱為極化角。觀測(cè)點(diǎn)與散射[1—5]題。因此,對(duì)Mie散射理論進(jìn)行研究和應(yīng)用,對(duì)體相距r。社會(huì)發(fā)展、人民健康和改善人類居住環(huán)境等都具有根據(jù)經(jīng)典的Mie散射理論,散射粒子的尺度參重要意義。本文從Matlab改進(jìn)算法的角度對(duì)微粒數(shù)為α=2πa/λ,其中a為球
6、形粒子的半徑,散射粒主要散射參量進(jìn)行了分析,同時(shí)還分析了角散射截子相對(duì)周圍介質(zhì)的折射率m=m1+m2·i。則散射面的分布特性。光垂直于散射面和平行于散射面的兩個(gè)分量的振幅1Mie散射理論基礎(chǔ)函數(shù)為＊收稿日期:2010-04-12;收到修改稿日期:2010-07-05E-mail:zhangwei10011001@126.com作者簡(jiǎn)介:張偉(1984-),男,碩士研究生,主要從事光電對(duì)抗方面的研究。936第6期張偉,等:球形粒子Mie散射特性分析分利用Matlab內(nèi)置命令集和函數(shù)集,收斂速度較快,遞
7、推關(guān)系較少。本文采用該算法,利用Matlab工具編程,對(duì)球形粒子散射特性分布進(jìn)行了分析。2.1散射系數(shù)和消光系數(shù)散射系數(shù)和消光系數(shù)計(jì)算公式分別為∞222Ksca=2∑(2n+1)(
8、an
9、+
10、bn
11、)(7)αn=1∞2Kext=2∑(2n+1)Re(an+bn)(8)αn=1圖1球形粒子Mie散射圖圖2給出了球形粒子在尺度參數(shù)為0～40,?！?n+1子折射率為1.33,1.5和2.0時(shí),散射系數(shù)與尺度參S1=∑(anπn+bnτn)(1)n=1n(n+1)數(shù)之間的關(guān)系曲線。從圖中可知,對(duì)于一定的粒子
12、,∞2n+1折射率一定,隨著尺度參數(shù)的增加,出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象,S2=∑(anτn+bnπn)(2)n=1n(n+1)振幅越來(lái)越小,振蕩中心在Ksca=2.2附近。還可式中an和bn為Mie散射系數(shù),其表達(dá)式為以看出,隨著折射率的增加,曲線越來(lái)越緊湊,振蕩′′aΧn(α)Χn(mα)-mΧn(α)Χn(mα)的極值向尺度參數(shù)減小的方向移動(dòng)。n=′′ξn(α)Χn(mα)-mξn(α)Χn(mα)(3)折射率為實(shí)數(shù)時(shí),表示沒(méi)有吸收,則Kext=Ksca?！洹鋗Χn(α)Χn(
