mie 散射理论 转载
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发布时间:2024-10-24 04:59
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时间:2024-10-31 01:32
在基本物理原理中,我们了解到光与物质的互动会产生吸收、色散和散射效应。当光线穿越包含不均匀微粒的透明或半透明介质,如硅胶中悬浮的荧光粉,光束会向各个方向扩散,这是散射现象。1908年,G.Mie通过对悬浮球形粒子的平面光波麦克斯韦方程组的精确求解,创立了Mie散射理论的核心内容。
Mie散射理论揭示了两种情况:当散射粒子直径远小于入射光的波长,遵循瑞利散射定律,散射光强度与波长的四次方成反比。这就解释了为什么天空呈现蓝色,因为蓝紫光波长较短,散射强度较大,晴朗天空中的光线主要是散射光。另一方面,当粒子直径大于光波长,比如云雾中水滴,散射强度与波长无关,所以云雾呈现白色,因为所有可见光波长的散射强度相近。
这种散射行为的变化,可以用衍射原理来理解。当粒子尺寸接近光波长时,衍射效应显著,散射光强度大。反之,当粒子较大时,折射和反射等几何光学效应占据主导,光线在粒子附近被聚焦,散射减小。这就是为何随着粒子半径增大,散射性质会有明显差异的根本原因。