米氏散射理论,光的散射原理???? 5

2020-11-22 15:28:17 字数 4775 阅读 7533

1楼:爱我家菜菜

当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射称为米氏散射。

是一种光学现象,属于散射的一种情况。米式散射理论是由德国物理学家古斯塔夫·米于1908年提出的。

米氏发表了任何尺寸均匀球形粒子散射问题的严格解,具有极大的实用价值,可以研究雾、云、日冕、胶体和金属悬浮液的散射等。

当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射称为米氏散射。这种散射主要由大气中的微粒,如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。米氏散射的程度跟波长是无关的,而且光子散射后的性质也不会改变。

如云雾的粒子大小与红外线(0.7615um)的波长接近,所以云雾对红外线的辐射主要是米氏散射。是故,多云潮湿的天气对米氏散射的影响较大。

2楼:匿名用户

看这个,

有很详细的介绍:

http://idv.sinica.edu. ... ering/mie.pdf

光的散射原理???? 5

3楼:匿名用户

光的散射 (1)定义或解释

光传播时因与物质中分子(原子)作用而改变其光强的空间分布、偏振状态或频率的过程。当光在物质中传播时,物质中存在的不均匀性(如悬浮微粒、密度起伏)也能导致光的散射(简单地说,即光向四面八方散开)。蓝天、白云、晓霞、彩虹、雾中光的传播等等常见的自然现象中都包含着光的散射现象。

(2)说明

①引起光散射的原因是由于媒质中存在着其他物质的微粒,或者由于媒质本身密度的不均匀性(即密度涨落)。

②一般由光的散射的原因不同而将光的散射分为两类:

a.廷德尔散射[1]。

颗粒浑浊媒质(颗粒线度和光的波长差不多)的散射,散射光的强度和入射光的波长的关系不明显,散射光的波长和入射光的波长相同。

b.分子散射。

光通过纯净媒质时,由于构成该媒质的分子密度涨落而被散射的现象。分子散射的光强度和入射光的波长有关,但散射光的波长仍和入射光相同。

光通过不均匀介质时部分光偏离原方向传播的现象。偏离原方向的光称散射光,散射光一般为偏振光(线偏振光或部分偏振光,见光的偏振)。散射光的波长不发生变化的有廷德耳散射、分子散射等,散射光波长发生改变的有拉曼散射、布里渊散射和康普顿散射等。

廷德耳散射由英国物理学家j.廷德耳首先研究,是由均匀介质中的悬浮粒子引起的散射,如空气中的烟、雾、尘埃,以及浮浊液、胶体等引起的散射均属此类。真溶液不会产生廷德耳散射,故化学中常根据有无廷德耳散射来区别胶体和真溶液。

分子散射是由于物质分子的热运动造成的密度涨落而引起的散射,例如纯净气体或液体中发生的微弱散射。

介质中存在大量不均匀小区域是产生光散射的原因,有光入射时,每个小区域成为散射中心,向四面八方发出同频率的次波,这些次波间无固定相位关系,它们在某方向上的非相干叠加形成了该方向上的散射光。j.w.

s.瑞利研究了线度比波长要小的微粒所引起的散射,并于1871年提出了瑞利散射定律:特定方向上的散射光强度与波长λ的四次方成反比;一定波长的散射光强与(1+cosθ)成正比,θ为散射光与入射光间的夹角,称散射角。

凡遵守上述规律的散射称为瑞利散射。根据瑞利散射定律可解释天空和大海的蔚蓝色和夕阳的橙红色。

对线度比波长大的微粒,散射规律不再遵守瑞利定律,散射光强与微粒大小和形状有复杂的关系。g.米和p.

j.w.德拜分别于1908年和1909年以球形粒子为模型详细计算了对电磁波的散射,米氏散射理论表明,只有当球形粒子的半径a<0.

3λ/2π时,瑞利的散射规律才是正确的,a较大时,散射光强与波长的关系就不十分明显了。因此,用白光照射由大颗粒组成的散射物质时(如天空的云等),散射光仍为白光。气体液化时,在临界状态附近,密度涨落的微小区域变得比光波波长要大,类似于大粒子,由大粒子产生的强烈散射使原来透明的物质变混浊,称为临界乳光。

波长发生改变的散射与构成物质的原子或分子本身的微观结构有关,通过对散射光谱的研究可了解原子或分子的结构特性。

波长较短的光容易被散射,波长较长的光不容易被散射

瑞利散射和米散射之区别

4楼:111尚属首次

以光和粒子的尺寸区分米氏散射和瑞利散射。

按粒子同入射波波长(λ)的相对大小不同,可以采用不同的处理方法:当粒子尺度比波长小得多时,可采用比较简单的瑞利散射公式;当粒子尺度与波长可相比拟时,要采用较复杂的米散射公式;当粒子尺度比波长大得多时,则用几何光学处理。

把粒子尺度和波长的比例设为x,以如下公式作为判别标准:

r是粒子半径;

λ是波长;

当x<1时,用瑞利散射处理;当x≥1时,用米氏散射处理。

5楼:匿名用户

1 球形粒子直径大小的差异2散射截面公式的差异3散射能流密度分布的差异4雷达测量值的差异

5mie散射有退偏振特性,瑞丽散射没有

6楼:匿名用户

x<0.1用瑞利散射;x>0.1用米氏散射。

光的散射的瑞利散射定律

7楼:手机用户

散射光的波长与入射光相同,而其强度与波长λ4成反比的散射,称瑞利散射定律,由瑞利于1871年提出。此定律成立的条件是散射微粒的线度小于波长。若入射光为自然光,不同方向散射光的强度正比于1+cos2θ,θ为散射光与入射光间的夹角,称散射角。

θ=0或π时散射光仍为自然光;θ=π/2时散射光为线偏振光;在其他方向上则为部分偏振光。根据瑞利散射定律可解释天空的蔚蓝色和夕阳的橙红色。   当散射微粒的线度大于波长时,瑞利散射定律不再成立,散射光强度与微粒的大小和形状有复杂的关系。

g.米和p.德拜分别于1908年和1909年以球形粒子为模型详细计算3对电磁波的散射。

米氏散射理论表明,当球形粒子的半径a<0.3λ/-2π时散射光强遵守瑞利定律,a较大时散射光强与波长的关系不再明显。用白光照射由大颗粒组成的物质时(如天空的云层等),散射光仍为白色。

气体液化时,在临界状态附近由密度涨落引起的不均匀区域的线度比波长要大,所产生的强烈散射使原来透明的物质变混浊,称为临界乳光。

瑞利散射的原理

8楼:火影5鈩祻6痢羓

(1)尺度数α

散射的程度变化是粒子半径(r)与辐射波长(λ)比例的函数,连同许多其它因子,像极化、角度、以及相干性等等。因此常引用无量纲尺度数α = 2πr/λ作为判别标准:

当α远小于1时,可用瑞利散射;

当α≥0.1 时, 需用米散射;

当α>50 时, 可用几何光学。

(2)变化规律

下图给出水滴的散射效率因子随尺度数α变化的曲线。

从图中可以看出,当α很接近0时,散射效率因子随α增长很快,这是瑞利散射的特征。对一同一类散射粒子(例如空气分子),因为半径r是固定的,则α的加大意味着波长λ的减小。

散射效率因子随着α的增长表明了较短波长的光散射比较长波长的强。

分析大气对光学的瑞利散射和米氏散射的区别,给出相应适用条件

9楼:

以光和粒子的尺寸区分米氏散射和瑞利散射。 按粒子同入射波波长(λ)的相对大小不同,可以采用不同的处理方法:当粒子尺度比波长小得多时,可采用比较简单的瑞利散射公式;当粒子尺度与波长可相比拟时,要采用较复杂的米散射公式;

常见的自然现象中有哪些属于瑞利散射,米氏散射和非选择性散射

10楼:匿名用户

晚霞、海水蓝色都属于瑞利散射。白云、溶胶的散射属于米氏散射。雾霾、烟尘散射属于非选择性散射。

大气的散射作用

11楼:中地数媒

太阳辐射通过大气,与空气分子、尘粒、水汽等相碰撞产生散射作用,由于光辐射的能量不高,均为弹性散射,即作用后只改变辐射的运动方向,而不损失能量。由于空气中不同粒径的分子成分与不同波长的光辐射作用,其散射作用可以分为瑞利散射和米氏散射。

2.4.2.1 瑞利散射

瑞利散射的特点是由于空气分子粒径远小于辐射波长(约1/10),所以相碰时把分子的运动看成一个偶极子辐射,因此可以导出,瑞利散射强度和散射系数:

环境地球物理学概论

式中:λ为入射太阳光辐射的波长;n为空气中单位体积内的分子数;n为大气的折射率。

由此可见,瑞利散射系数与波长的4次方成反比,波长增大,瑞利散射迅速减小,如图2.4.2所示。

因此说瑞利散射主要是短波辐射遇到空气分子粒径比波长少很多的时候发生的散射,如雨后天晴,大气中只有粒径很小的空气分子,这时的大气中瑞利散射占主导地位(0.4 μm的蓝光为主)青蓝色的短波散射射线照亮天空是清洁空气的象征。

图2.4.2 瑞利散射波长变化

瑞利散射射线分布与(1+cos2φ)有关,为沿入射线方向呈正反向对称分布,再以入射线方向为轴旋转一周呈哑铃型,即为瑞利散射射线强度的三维分布。根据计算,瑞利散射作用在可见光段损失能量约10%。散射照亮天空对遥感探测造成干扰。

2.4.2.2 米氏散射

米氏散射与瑞利散射不同。当空气中含有粒径大小与辐射波长相当的悬浮颗粒时,辐射与微粒作用,微粒上各点振动之间有一定的相位差,因此这样的微粒振动不能用感生偶极子模型来描述。实际上是感生偶极矩、感生磁极矩等高次偶极矩的共同作用结果。

散射的对称性(哑铃型)被破坏,微粒直径越大,偏离越严重。即入射线向前方向散射远大于反向散射(呈灯泡状分布),这种散射现象称米氏散射。

米氏散射,也可以用米氏散射系数km表示

环境地球物理学概论

式中:n为大气单位体积中微粒数;k称散射面积比,为q=2πa/λ的函数;a为微粒半径。当微粒直径比入射波长大很多时,散射强度与波长无关,即多次散射同时存在,使天空出现灰白色。

对水蒸气散射形成为雾或云的模型,可以认为其散射与波长无关,产生多种散射,或漫反射,说明空气混浊,大气的可见度很低。