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米氏散射 、米氏散射理论

   日期:2023-04-22     浏览:27    评论:0    
核心提示:大气的散射作用太阳辐射通过大气,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

大气的散射作用

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。

MIE散射原理是指什么?

Mie散射用于描述基体中含单个球散射体时入射波场与散射波场的关系,是目前应用广泛的粒子散射的最常用最基础的算法。将基体中的入射到散射体的平面纵波或横波展开成球面波的形式,通过相邻介质在交界球面的位移和应力的连续性条件,可计算出入射波和散射波的系数的关系。

散射波系数=mie散射矩阵*入射波系数

光分别照几个点叫什么现象

您好,光分别照几个点叫光的散射现象,而光的散射现象有2种,***种是瑞利散射。每当天空晴朗,万里无云时,阳光直接穿过空气中的各种分子(无其他杂质),可以直入眼底。而此时瑞利散射的作用主要体现在:将大量短波的蓝光散射掉,使整个天空显现为蓝色。

另外一种散射叫做“米氏散射”,它主要是由大气中的微粒,比如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。米氏散射对任何波长的光的散射程度都是一样的,所以太阳光通过各个微粒之后散射出的光是白色的。

散射的米氏散射

米氏散射(Mie scattering)

I(λ) scattering∝I(λ)incident/λ

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。米氏散射的辐射强度与波长的二次方成反比,散射在光线向前的方向比向后的方向更强,方向性比较明显。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。

米氏散射强度公式

米氏散射强度公式:用公式v=(Vm*[S])/(Km+[S]) 代入可求出底物浓度。

米氏散射主要形式:

光线通过有尘土的空气或胶质溶液等媒质时,部分光线向多方面改变方向的现象。叫做光的散射。微波发射到电离层时也发生散射。

太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时,都要发生散射。但散射并不象吸收那样把辐射能转变为热能,而只是改变辐射方向。

使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播开来。经过散射之后,有一部分太阳辐射就到不了地面。如果太阳辐射遇到的是直径比波长小的空气分子,则辐射的频率愈高,被散射愈厉害。

米氏散射强度:

①引起光散射的原因是传播中的辐射受到局部位势的作用。

②一般由光的散射的原因不同而将光的散射分为两类:

a.丁达尔效应。颗粒浑浊媒质(颗粒线度略小于光的波长)的散射,散射光的强度和入射光的频率的关系不明显,散射光的频率和入射光的频率相同。

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频率有关,但散射光的频率仍和入射光相同。

瑞利定律。散射体为光的波长的十分之一左右,散射体的形变不再重要,可以近似为圆球。对入射光散射所遵循的规律是,散射光和入射光频率相同,散射光的强度和散射方向有关,并和频率的四次方成正比。

为什么云朵是白色的呢?

大家仰望天空的时候,会发现天上的云朵,有时候是黑云,有时候是白云,那为什么天上的云朵会是白色的呢?下面让我们一起去了解吧。

简要回答

云是白色的是因为米氏散射的原因,米氏散射是英国物理学家提出的一个科学理论。

详细内容

散射以光和粒子的尺寸的不同可分为米氏散射和瑞利散射。当粒子尺度比波长小得多时,采用瑞利散射,也就是天空的颜色的来源;当粒子尺度与波长可相比拟,比如说云中的小液滴,此时应当采用米氏散射,这是云是白的原因。

瑞利散射(R***leigh scattering),由英国物理学家约翰·斯特拉特,第三代瑞利男爵(John Strutt, 3rd Baron R***leigh)的名字命名。它是指微小颗粒(例如单个原子或分子)的半径比光或其他电磁辐射的波长小得多时候,微小颗粒对入射光束的散射。

瑞利散射在光通过透明的固体和液体时都会发生,但以气体最为显著。它是指微小颗粒(例如单个原子或分子)的半径比光或其他电磁辐射的波长小得多时候,微小颗粒对入射光束的散射。瑞利散射在光通过透明的固体和液体时都会发生,但以气体最为显著。

夕阳(日落)的颜色当日落或日出时,太阳几乎在我们视线的正前方,此时太阳光在大气中要走相对很长的路程,所看到的直射光中的蓝光大量都被散射了,只剩下红橙色的光,这就是为什么日出或日落时太阳附近呈现红色,而云也因为反射太阳光而呈现红色,但天空仍然是蓝色的,只能说是非常昏暗的蓝黑色。如果是在月球上,因为没有大气层,天空即使在白天也是黑的。米氏散射(Mie Scattering)由德国物理学家古斯塔夫·米于1908年提出的。

蓝天白云它是指微小颗粒的半径和入射光的波长差不多时,大部分入射光线会沿着前进的方向散射,这种现象称为米氏散射这种微粒包括灰尘,水滴,来自污染物的颗粒物质,如烟雾等。

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标签: 波长 瑞利 微粒
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