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。
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