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。
-
光子晶体:让光“听话”的神奇人工结构,开启光学器件革命新篇
1987年,两位科学家Yablonovitch和John的一项发现,为光学领域埋下了一颗颠覆性的种子——他们提出,一种由电介质周期性排列构成的人工材料,能像半导体控制电子一样“囚禁”特定频率的光,这就是后来被称为“光子晶体”的神奇结构。三十多年过去,这项源于理论物理的构想,正从实验室走向现实,成为光通信、能源、传感等领域的关键技术突破口。
2025-04-30
-
密苏里大学研发荧光多离子纳米粘土材料:开启多领域定制化应用新可能
2025年4月29日,密苏里大学的研究团队宣布成功研制出一种具有革命性的纳米材料——荧光多离子纳米粘土。这种基于粘土的微小材料凭借其卓越的可定制性,在能源技术、医疗诊断、环境监测等领域展现出广阔的应用前景,相关研究成果已发表于《材料化学》杂志。
2025-04-30
-
南开大学在螺旋锥形光束研究中取得重要突破为微纳操控技术提供新工具
近日,南开大学许东野教授团队在结构光场调控领域取得重要进展,其关于螺旋锥形光束(Helico-ConicalBeams,HCBs)生成与重构的研究成果发表于国际光学权威期刊《ChineseOpticsLetters》。这项突破通过创新的光学干涉技术,实现了复杂光场的精准操控,为微纳粒子操纵、纳米制造等前沿领域提供了关键技术支撑。
2025-04-30
-
光的干涉现象:从基础物理到前沿技术的演进
阳光下悬浮的肥皂泡表面呈现出斑斓的色彩,这一常见的光学现象本质上是光的干涉效应所致。作为波动光学的核心现象,光的干涉不仅解释了自然界中的视觉奇观,更成为现代精密测量技术的理论基石。从微米级的芯片集成到千米级的引力波探测,干涉原理的应用贯穿于从微观到宏观的广阔领域,深刻推动着科学研究与工程技术的发展。
2025-04-29