米氏散射是什么?
1.米氏散射是当大气中颗粒的直径与辐射的波长相当时发生的散射。这种散射主要是由大气中的颗粒引起的,例如烟雾、灰尘、小水滴和气溶胶。散射光的强度几乎与频率无关,例如,如果观察白云对阳光的散射,每个频率的光被大致均匀地散射,因此晴朗天空中的云是白色的。为什么波浪是白色的也是同样的道理。与对称分布的瑞利散射不同,米氏散射在光的前进方向上比在后方向上更强,方向性更明显。当粒径较大时,米氏散射可以用夫琅和费衍射来近似。

2.当大气中颗粒直径等于辐射波长时发生的散射称为米氏散射。例如,云雾的粒径与红光的波长(393.96THz,0.7615um)接近,因此云雾对红光的辐射主要是米氏散射。因此,阴天和潮湿天气对米氏散射影响较大。
3.Mie提出的米氏散射理论是对于均匀介质的各向同性的单个介质球在单色平行光照射下,基于麦克斯韦方程边界条件的严格数学解。一百年来,米氏散射理论得到了很大的发展,其应用范围也逐渐扩大。例如,将颗粒形状扩展到多层各向同性介质球和梯度折射率各向同性介质球;无限长的圆柱形颗粒(折射率根据圆柱体分布)。入射光束从很宽的平行光束扩展到高斯光束和其他整形光束,称为广义米氏理论(GLMT)。广义米氏理论也可以扩展到椭球散射体。
延伸阅读:
米氏散射的条件与颗粒的尺寸、光的波长以及颗粒的光学性质(折射率)有关。以下是与米氏散射相关的一些主要条件:
1.颗粒尺寸相对于波长的比率:当颗粒尺寸与光波长相当或大于光波长时,通常会发生米氏散射。当颗粒直径接近光波长的数量级时,就会发生米氏散射。这与瑞利散射相反,瑞利散射发生在粒子远小于光波长时。
2.颗粒的光学性质:颗粒的折射率对于米氏散射的发生也很重要。不同折射率的粒子在光传播过程中会引起不同程度的散射。
3.入射光的波长:米氏散射的发生也与入射光的波长有关。波长较短的光(例如蓝光)更有可能产生显着的米氏散射效应,而波长较长的光(例如红光)可能更有可能经历瑞利散射。
一般来说,米氏散射是相对较大颗粒的散射现象,而在小颗粒的情况下,雷利散射通常更容易观察到。
-
多基准轴透射式离轴光学系统高精度定心装调方法
星载光谱仪可获取空间连续分布的光谱数据,是陆地植被监测、海洋环境探测等领域的核心载荷。为校正分光系统引入的畸变,星载光谱仪成像透镜多采用离轴透射式设计,由此形成的多光轴结构存在大倾角、大偏心特征,超出了传统同轴系统定心装调方法的适用范围。本文提出一种多基准轴定心装调方法(Multi-referenceAxisAlignment,MAA),通过镜筒结构一体化加工预置各光轴的偏心与倾斜参数,结合光学平板实现基准轴的高精度引出,将复杂多光轴系统的装调拆解为多个单光轴子系统的独立装调,突破了传统定心仪的测量范围限制。针对某星载光谱仪3光轴离轴透射系统开展装调验证,实测结果表明,透镜最大偏心误差小于25.4μm,最大倾斜误差小于17.7″,系统实际畸变与理论值平均偏差小于0.32μm,全面满足设计指标要求。该方法为离轴折射类光学系统的高精度装调提供了可行的技术路径,拓展了透射式光学系统装调的适用边界。
2026-05-22
-
平凸透镜朝向对光束会聚效果及像差特性的影响分析
平凸透镜是各类光学系统中应用最为广泛的基础折射元件之一,属于典型的无限共轭透镜,核心光学功能分为两类:一是将点光源出射的发散光束准直为平行光束,二是将入射的准直平行光束会聚至单点。在激光光学、显微成像、光电检测等领域的光路设计与装调中,平凸透镜的安装朝向是直接影响系统性能的核心参数,其选择直接决定了像差水平与最终会聚效果。
2026-05-21
-
光机系统设计:镜头装配轴向预紧力计算(一)——通用设计原则与基础方法
本文基于光机系统设计领域的经典工程理论,系统阐述镜头装配中透镜面接触安装技术的核心原理,明确轴向预紧力在透镜固定、精度保持与环境适应性中的关键作用,详细介绍标称轴向预紧力的基础计算方法、参数定义与适用边界,同时解析轴向预载对透镜自动定心、抗径向偏心的力学效应,为光学镜头的装调设计提供标准化的工程参考。
2026-05-21
-
高精度轴对称非球面反射镜面形轮廓非接触式测量方法
非球面光学元件是高端光学系统的核心器件,其面形轮廓的高精度、可溯源测量是保障加工质量与系统性能的关键。本文针对轴对称非球面反射镜的测量需求,建立了通用化的非球面扫描轨迹数学模型,提出一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用运动与计量分离的框架结构,有效隔离运动误差对测量结果的影响;测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统,实现1nm级测量分辨率;通过扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准设计,实现测量值可溯源至“米”定义。试验验证表明,该方法测量误差小于0.2μm,重复性精度达70nm,整体测量精度达到亚微米级,为非球面测量的量值统一与溯源提供了成熟的技术方案。
2026-05-21
-
麻省理工学院固态激光雷达硅光子芯片核心突破解读
麻省理工学院研究团队攻克了硅光子集成光学相控阵(OPA)固态激光雷达的长期核心瓶颈,通过创新的低串扰集成天线阵列设计,首次实现了宽视野扫描+低噪声高精度的无活动部件激光雷达芯片,为下一代紧凑、高耐用性固态激光雷达的落地奠定了技术基础。
2026-05-20
