多弥散体散射光强的一种简化计算分析

本文提出了以计算多弥散体散射光强分布的一种递推公式,目的在于减少对Mic 系数 a_1、b_1和π_1、τ_1的计算工作量.计算了几种散射截面,其结果与有关文献的数据符合很好.计算中发现,Mic 无穷级数的收敛性与微粒的相对折射率的关系不明显,但与无因次直径α有关.并得出相对散射光强 I/I_0-散射角θ、无因次直径α及相对折射率 m 的三组曲线,其中,把根据 Fraunhofer 衍射理论计算的曲线与根据 Mic 散射理论计算的曲线作了比较,可以看出,当用 Fraunhofer 衍射理论代替 Mic 散射理论处理散射问题时,是可以找到参数(θ、α、m)的适用范围的,并且能确定其误差的大小.

气溶胶粒子的吸收对散射光强的影响

研究了气溶胶粒子的球形和旋转椭球两种模型的吸收效应对散射光强分布的影响.文中使用Mie散射理论和T矩阵两种方法,分别得到了球形粒子和旋转椭球粒子对正入射的偏振光和非偏振光散射的散射光强随散射角的变化关系,同时,给出了气溶胶粒子的吸收效应对后向散射光强影响的仿真结果.根据计算出的结果模拟得到了后向散射光强与球形气溶胶粒子的吸收效应成指数关系,而与旋转椭球气溶胶粒子吸收效应成非线性变化关系.

紫外激光雷达后向散射光强的模拟计算

根据瑞利散射和米散射理论建立了大气散射的模型,确定了米散射和瑞利散射的体角散射系数的计算公式,讨论了大气对激光任意方向的散射强度及散射光的偏振特性。对于波长为266nm的紫外光,通过仿真计算得到相应条件下的大气分子和气溶胶的后向散射系数及后向散射比,并对计算结果进行了分析。结果表明紫外波段具有散射强度大,抗干扰性强等优点,可以用于近距离的大气分子探测。通过对近距离探测大气的脉冲激光雷达的大气后向散射光强的仿真计算,合理的设置小孔光阑的参数,解决近端较强散射光的问题。这些仿真研究对紫外激光雷达系统的设计提供了指导。

苹果组织中散射光场分布的光学特性研究

目的研究光在苹果组织中的散射光强分布特点。方法本文采用激光与机器视觉技术,分析自然苹果(具有果皮果肉双层组织),削皮苹果(仅具有果肉组织并保留天然形状),长方体果肉这三种样本中的散射光强分布。结果苹果组织内部光场是一个球形分布;苹果竖切面形成的散射光强分布图在横向和纵向上的光强分布为高斯分布,等亮度线为圆形分布;苹果皮对光有部分吸收,使得光在单层组织中比双层组织扩散范围大;在相同径向距离处,苹果弧度的变化引起等亮度线的向外移动。结论苹果内部散射光场的大小及光强分布受苹果果形、果皮的影响,实验结果从光学角度为利用激光图像法来实现水果内部品质的无损检测提供参考。

有机气泡光散射特性研究

为了更好地解释真实海洋环境中尾流的光散射特性,探究在真实海洋环境中由于有机物薄膜引起的尾流气泡光散射特性的变化。文中基于Mie散射理论,仿真了不同波长入射光时干净气泡,以及被蛋白质膜和脂质膜包裹的有机气泡的散射光强分布、散射系数、散射相函数及偏振度。仿真结果表明:干净气泡和2种膜包裹的有机气泡的散射系数均在2.025上下震荡,且有机气泡的震荡幅值明显大于干净气泡;当散射角为180°时,有机气泡的散射光强和散射相函数的值明显增大;有机气泡可以增大散射系数震荡的幅值并增大背向散射强度。仿真结果可为实际海洋环境尾流探测提供理论与数据支撑,也为海洋污染监测、水质勘探等提供现实依据。

角度组合对多角度动态光散射测量的影响

针对多角度动态光散射中角度组合对颗粒粒度分布测量的影响,对5组模拟的双峰分布颗粒体系(114/457 nm,202/800 nm,307/541 nm,433/721 nm和600/900 nm)分别选取3、4、5和6个散射角,采用不同角度组合进行测量.粒度反演结果表明,在选取同样数量散射角条件下,不同的角度组合会得到不同的测量结果.当选取的各散射角对应的Mie散射光强差异显著,特别是对应光强值包含了Mie散射光强曲线的极大值和极小值点时,测量结果更准确.采用标准聚苯乙烯乳胶颗粒进行的测量实验,实验结果与反演结果一致.这种角度组合影响的原因在于,随着散射角的增多,得到的颗粒粒度信息也相应增加,但只有增加的散射角所对应的散射光强显著不同时,才会较多地增加颗粒粒度信息,从而改善测量效果;否则,增加的信息会被增加的角度校准噪声所抵消.

四磺基铜酞菁共振光散射法测定人血清白蛋白

研究了四磺基铜酞菁与人血清白蛋白作用的共振光散射光谱 .p H=1.0～ 3.0的范围内 ,人血清白蛋白的加入导致四磺基铜酞菁共振散射的增强 .在 4 0 7nm处存在一共振光散射强峰 ,其强度增加值与人血清白蛋白的浓度呈线性关系 ,据此建立了一种用共振光散射光谱测定人血清白蛋白的方法 .该方法的线性范围为 0～ 17mg/ L,检出限为 0 .0 5 0 mg/ L(n=6 ,RSD为 1.8% ) .

球形粒子的散射特性分析

在Mie散射和瑞利散射理论的基础上 ,模拟了单个粒子的散射图象 ,然后对粒子的散射光强进行了讨论。介绍了粒子的多次散射理论研究动态 。

降雨粒子的无线紫外光散射特性

紫外光与降雨粒子相互作用发生散射,散射光特性改变能够反映降雨粒子的相关物理特性(如粒子尺寸参数、浓度、形态),因此研究粒子的物理参数对散射光特性的影响对有效提高光谱法定量探测降水的精度有很大意义。由于雨滴在非球形降水粒子中具有代表性,以群雨滴粒子为例,采用T矩阵理论,利用紫外光直视和非直视单次散射模型,分析了入射光波长、群雨滴粒子形态、降雨强度、粒径大小与散射光强之间的关系。并用蒙特卡洛方法仿真分析了非球形群雨滴粒子在不同降雨强度和粒径下散射角与散射光强之间的关系,以及降雨环境中的风切变对紫外光散射特性的影响。通过理论及仿真分析,得到了不同群雨滴粒子形态下的路径损耗,不同降雨强度、风切变率和粒径下的散射光强分布。仿真结果表明:在紫外光直视与非直视通信方式下,降雨环境中的通信质量比晴天条件下的通信质量差,即路径损耗增大。当粒径分布已知时,随着降雨强度的增大,衰减系数增大,路径损耗增加,且直视通信方式的路径损耗比非直视降低7 dB左右。随着降雨强度、风切变率和粒子粒径的增大,散射光强曲线整体呈下降趋势,其中,降雨强度的变化对散射光强分布影响程度最大。相同通信距离时,不同降雨强度下的紫外光散射光强分布均随着散射角的增大而减小,当散射角继续增大到90°时,有效散射体体积逐渐减小,接收到的光子能量减小,暴雨中的散射光强衰减程度最大。相同降雨强度下考虑风切变时,相比较无风时的路径损耗增大5 dB左右。除此之外,还研究了椭球形和切比雪夫形粒子对紫外光散射光强的影响,结果表明当粒子粒径分布相同时,椭球形粒子的散射光强衰减较广义切比雪夫形粒子大。根据散射粒子的散射光强分布以及路径损耗能够区分雨滴粒子是否由相同粒径及形态组成,为粒子测量提供理论基础。分析降水中群雨滴粒子的光散射特性,为提高光谱法评估降水衰减的数值模拟方面提供理论依据,为光学技术在探测识别降水现象等气象领域的广泛应用提供了设计参考。

球形粒子的散射和偏振特性研究(英文)

利用黎卡地 贝塞尔函数模拟了不同粒子尺度的散射光强和偏振特性。当粒子尺度增加时,散射光强增加;水平偏振变得不对称,而垂直偏振没有变化;当粒子的折射率虚部增加时,散射光强减少。从粒子的这些散射特性和偏振特性,可以测量和分辨不同尺度的粒子。

雾霾粒子的紫外光散射特性研究

紫外光与雾霾粒子发生散射后,其散射信道特性能够反映雾霾粒子的相关物理信息,利用无线紫外光单次和多次散射信道模型,采用Mie散射和T矩阵理论分析了霾粒子在不同形态和浓度下的紫外光散射信道特性,以及散射角对散射光强的影响,并完成了紫外光在雾霾环境下的实测。通过理论及仿真分析,得到了不同霾粒子形态下的紫外光通信路径损耗以及光强分布。结果表明:紫外光直视通信方式下,路径损耗随着霾粒子浓度的增大而增大,且通信质量差于晴朗天。非直视通信方式中,在短距离通信时,高霾浓度下的路径损耗小于中低霾浓度,然而随着通信距离的继续增大,高雾霾浓度下的通信质量急剧下降,低霾浓度下通信质量最终达到最优,且距离为200m时通信质量能优于晴朗环境。当通信距离相同时,三种雾霾浓度下的紫外光散射光强分布均随着散射角的增大而减小,当散射角继续增大并超过90°时,低霾浓度下的散射光强最大。主要原因是虽然散射角继续增大,但是有效散射体体积逐渐减小,因此低霾浓度下的散射光强较大。且当粒子粒径相同时,球形粒子的衰减较非球形粒子大。雾霾环境下实测结果与仿真结果相类似,证明了仿真结果的正确性,并在一定程度上证明了实际大气中雾霾非球形粒子多于球形粒子。

基于微扰近似的圆锥表面光散射

由Hueygen原理出发,介绍了粗糙表面的光散射特性.基于微扰近似,在不考虑遮蔽效应和圆锥顶点的散射情况下,分析了圆锥物体的光散射特性,推导了圆锥物体对平面光的散射场解析表达式.计算了圆锥表面在高度起伏均方根不同情况下对1.06μm光波的散射,并且得到了入射角一定的情况下,不同观察方向的散射光强分布曲线.结果表明,在观察方位角不变时,圆锥的散射光强随观察角顶角的增加先增大后减小;在观测方位角一定时,散射光强随高度起伏均方根的增加而减小,且随观察方位角呈对称分布.

基于机载激光探测的海面光散射特性研究

针对机载激光入射海面时散射光强的复杂不确定性,对海面散射光场强度空间分布的理论模型进行了修正和完善,重点分析了入射角与散射角的几何条件的变化对散射光强的影响。通过仿真与实验分析,发现当入射光从0度变化到53度时,散射光强随入射角的增加而减弱;当入射角从53度变化到90度时,散射光随入射角的增大而增大。实验所测量出的散射光强与仿真数据相对误差基本控制在5%以内,具有很好的符合程度,实测结果验证了所建模型的实效性。最后,建立了波能谱的海浪数学模型,对探测效率进行了评估,为进一步研究机载激光探测水下目标提供理论依据。

基于光散射理论的玻璃晶圆表面缺陷检测方法研究

本文对玻璃晶圆加工过程中常见的三种缺陷类型——颗粒缺陷、气泡缺陷、三角形划痕的散射光强进行分析,发现不同缺陷结构在空间中有不同的散射光强分布特点,可以建立缺陷结构与散射光强空间分布的对应关系;同时针对产线中晶圆表面微米量级缺陷,进行了不同尺寸颗粒缺陷的散射光强度计算,得出了微米级别缺陷尺寸与散射光强度之间的关系曲线。从而提出一种非成像缺陷检测方法:检测获取缺陷散射光强值与空间分布,利用散射光空间分布结构确定缺陷结构以及利用散射光强计算缺陷尺寸,从而间接确定缺陷信息,达到缺陷检测的目的。为晶圆产业应用过程中的缺陷快速检测提供方法参考。

纳米及微米磁性颗粒在长波长下的光散射特性分析

根据Mie散射理论，分析计算了纳米级、微米级磁性颗粒的光散射特性。针对目前在导航、遥控及雷达等行业广泛应用的纳米、微米磁性颗粒，在Mie散射系数中引入磁导率变量，对比分析了磁性与非磁性颗粒、吸收性与非吸收性颗粒的散射特性规律。数值计算结果表明，磁导率的变化对具有吸收性磁性颗粒的散射特性造成影响，随着磁导率的增大，颗粒的散射光强及吸收性能将逐渐增大，同时磁导率增大对颗粒散射特性的影响将会受到复折射率实部的制约。

动态光散射法超细颗粒测量技术研究

讨论液体中超细颗粒动态光散射法测量的机理、推导了多颗粒散射光强公式。建立了自相关函数。同时 ,介绍了散射光强波动信息提取的实验装置及方法 。

光的吸收、透射与散射

O436.2 2003064041Mie理论归一化散射光强的研究=Study of Mie normalizedscattered intensity distributions[刊,中]/任智斌(中科院长春光机所,应用光学国家重点实验室.吉林,长春(130021)),卢振武…∥光电子·激光.-2003,14(1).-83-85采用了Mie理论分析了微球体光学元件的光散射性能,并对Mie理论中归一化散射光强I_s的数学性质进行了理论分析,并给出了数值结果。研究了口径参数x与相对折射率m对归一化散射光强I_s分布的影响,从而可以评价微球体光学元件对光的会聚及散射能力。结果表明,半径较大、折射率较小的微球体光学元件对光的会聚能力较强。该结论为微光球体学元件的选择及性能分析提供了依据。图5参10(于晓光)

Mie理论归一化散射光强的研究

采用了 Mie理论分析了微球体光学元件的光散射性能 ,并对 Mie理论中归一化散射光强 Is的数学性质进行了理论分析 ,并给出了数值结果。研究了口径参数 x与相对折射率 m对归一化散射光强 Is分布的影响 ,从而可以评价微球体光学元件对光的会聚及散射能力。结果表明半径较大、折射率较小的微球体光学元件对光的会聚能力较强。本结论为微光球体学元件的选择及性能分析提供了依据。

表面粗糙度的光学测量方法

表面粗糙度的光学测量方法 ,具有非接触、精度高和响应快等优点 ,致使其研究十分引人注目 ,发展极快。

DOP气溶胶浓度的光学检测

为了保证高效过滤器良好的工作性能,对广泛应用于高效过滤器效率及现场检漏的邻苯二甲酸二辛酯法进行了分析,并针对邻苯二甲酸二辛酯气溶胶浓度的光学检测理论进行了归纳总结.在Mie氏散射理论基础上,获得了在发特定气溶胶情况下,散射光强与被测粒子浓度的数学模型.在此理论模型下,设计制作了检测光学模组,并对其进行了测试.实验表明,理论模型合理,散射光强度与其质量浓度具有良好的线性关系.