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MIE散射原理是指什么?

 发布时间:2022-11-30    点击量:78

     由基础物理知识可知,光与物质的相互作用会引起光的吸收、色散和散射现象。所谓光 的散射可以这样理解:当光束通过存在不均匀性的透明或半透明介质(比如硅胶中悬浮着荧 光粉),光线就会从各个方向散开。1908年G.Mie最先解出了入射到悬浮着球形粒子的介质 的平面光波的麦克斯韦方程组的严格解,关于这方面的讨论就是Mie散射理论的主要内容。 按照Mie散射理论,第一,当散射粒子的半径远小于入射光的波长时,总散射光强与波长 有关,这就是瑞利散射定律,即散射光强与波长的四次方成反比:

     瑞利散射定律可以解释天空为什么是蓝色,因为在可见光中,蓝紫光波长短, 散射强度大,晴朗的天空见到的光即为散射光。第二,散射粒子的半径比入射光 的波长大时,则散射强度与波长无关。这个结论可以解释为什么云雾是白色的, 因为云雾中悬浮的水滴半径比入射光的波长大,对所有可见光波长的散射强度几乎一致,所以各种波长散射光混在一起变成白色。
     至于为什么会随着悬浮粒子半径增大,会出现两种不同的情况。我们可以用 衍射的条件来解释。衍射发生的条件是粒子的线度(即粒子的大小),接近于入 射光的波长。当悬浮粒子半径较大时,粒子对光线的衍射作用很小,而粒子的对 光线的折射反射等几何光学作用很大,粒子就像一个有一定折射率的球形透镜, 将大量入射到粒子上光线会聚在粒子的正前方很小的角度内,光线的偏离角度 小,散射小。当粒子半径较小时,粒子对光线的衍射作用很明显,因此光线在穿 过粒子时,一部分的光会从粒子边缘衍射到四周,光线的偏离角度大,散射大。 需要注意的是,衍射作用的强弱是与入射波长有关的,这就是瑞利散射的深层原因。

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