原子汤姆孙模型中α粒子散射角的计算

利用原子的汤姆孙模型和经典力学的方法,具体计算了α粒子穿过原子时产生的散射角.最后从理论值与卢瑟福散射实验结果的矛盾否定汤姆孙模型.     

红外区磷化稼散射强度的计算与分析

根据Mie散射理论,对磷化稼粒子光散射特性进行了数值计算与理论分析,得到了散射强度与散射角、入射波长以及偏振度与散射角的关系。研究表明,红外波段光散射很小,前向散射占有优势,粒子半径越大,前向散射越强,并且在散射角900方向上能观测到线偏振光,对研究GaP红外光学特性提供了理论参考。     

雾滴粒子群的偏振特性研究

根据Mie散射理论,基于一次实测资料拟合得出雾滴谱分布,计算了雾滴粒子群的散射相函数矩阵,揭示了不同波长的雾滴粒子群对入射激光的散射偏振特征。结果表明：激光散射强度随散射角的增加呈现先减小后增大的趋势,且波长越小散射光强分布越集中;波长越大,偏振度随散射角分布越平滑,反之分布震动则越剧烈;各波段偏振度随散射角增大的分布趋势大致相同,关键散射角随波长的减小向增大的方向偏移。     

雾滴粒子群的偏振特性研究

根据Mie散射理论,基于一次实测资料拟合得出雾滴谱分布,计算了雾滴粒子群的散射相函数矩阵,揭示了不同波长的雾滴粒子群对入射激光的散射偏振特征。结果表明:激光散射强度随散射角的增加呈现先减小后增大的趋势,且波长越小散射光强分布越集中;波长越大,偏振度随散射角分布越平滑,反之分布震动则越剧烈;各波段偏振度随散射角增大的分布趋势大致相同,关键散射角随波长的减小向增大的方向偏移。     

α粒子散射截面新解

原子的核式结构模型可通过α粒子的散射得到证实。α粒子的散射理论是原子物理教学的重要内容。但因卢瑟福散射公式需利用理论力学的知识方能推导，导致该部分内容在普通物理教学中只能简单介绍而无法深入展开。本文介绍了一种适用于普通物理教学的求解α粒子散射截面的新方法。     

气溶胶凝聚粒子散射特性的数值计算

利用Cluster-cluster aggregation (CCA)模型,模拟了由相同数目球形原始微粒凝聚而成的四种随机取向气溶胶凝聚粒子.根据物质的电结构,将气溶胶凝聚粒子离散为一系列偶极子,结合离散偶极子近似方法,在获得每一个偶极子的电偶极矩之后,数值计算了气溶胶凝聚粒子散射强度的角分布,并分析了散射强度随入射光入射角度和气溶胶凝聚粒子尺寸参数变化的规律.结果显示:当散射角较小时,气溶胶凝聚粒子取向和入射光的入射角度对散射强度影响不大,当散射角增大时,散射强度则明显依赖于气溶胶凝聚粒子取向和入射光的入射角度;对于不同尺寸参数的气溶胶凝聚粒子,在同一角度入射情况下,随尺寸参数的增加,气溶胶凝聚粒子的散射主要集中于前向散射.     

卢瑟福的“炮弹”能弹回来吗?

原子物理学的核心概念是原子模型,在所有原子物理学教材中,原子的汤姆逊模型对α粒子的散射均是最为基础的内容.但在教学过程中,一般只从经典力学出发对α粒子的散射进行理论推演,而少有对相关误差传递及数理统计知识的阐述.本文从力学与数理统计的相关理论出发,对卢瑟福散射实验中α粒子大角度散射概率进行估算,并以此结果说明在教学过程中加强多学科知识融合能力的培养是提高学生科研能力的关键步骤.     

基于Mie散射理论的铌酸锂晶粒散射特性

基于Mie散射理论,对铌酸锂晶粒光散射特性进行了理论分析与数值计算,得到了散射强度分布、偏振度与散射角、散射强度与粒子尺寸参数,以及光学截面与粒子半径的关系。研究表明:前向散射占优势,并随粒子半径的增大而增强;当粒子半径为0.1 μm 左右,散射截面和吸收截面达到最大值。     

米散射理论在新型导光板中的应用

根据米散射理论,提出了新型导光板的设计思路,计算并分析了对于一定波长的入射光,不同粒径的微粒的散射特性。总结了随着微粒粒径的变化,散射效率、消光效率与背向散射效率的变化规律,分析了散射过程中的偏振度随粒子粒径几散射角变化的情况,同时模拟计算了多个微粒对同一波长的入射光经过多次散射后的概率统计结果。     

电子与钠原子散射的S,T,U参数研究

电子原子散射中的S,T,U参数可用来描述散射前后自旋状态的变化,研究精细结构水平上的散射激发振幅之间的关系,进而揭示电子原子碰撞过程中电子自旋-轨道耦合以及电子-电子交换等自旋相关效应.采用扭曲波玻恩近似计算了钠原子受电子散射S→P跃迁中的S,T,U参数,分析了多种入射能(2.2-60 eV)的电子与钠原子激发S→P跃迁过程的S,T,U参数随散射角的分布,其中对10 eV入射能的Sp参数与已报道实验数据符合一致.结果表明,较低能电子入射下的S,T,U参数随散射角的分布幅度和起伏都比较明显,入射能大于40 eV的电子入射,S,T,U参数的散射角分布变化很小.     

基于Matlab的α粒子的散射实验模拟

Matlab是一种具有强大的矩阵运算能力和绘图功能的科学计算软件.利用Matlab的计算、绘图和GUI功能可以对α粒子散射实验进行可控模拟,得出不同初始条件下的α粒子散射图像,有利于直观方便地对α粒子散射进行研究.     

Mie理论递推公式计算散射相位函数

在激光雷达探测中,关于多次散射雷达回波的研究,散射相位函数是个非常重要的物理量。本文利用Mie理论的递推公式,对单一粒径介质的散射相位函数进行了计算,计算结果与散射理论中前、后向散射峰值大小随粒子半径的增大而增大相一致。同时,对非单一粒径介质的散射相位函数进行了计算,可用于大气、雾和云等气溶胶多次散射的研究。     

单分散系微粒的Mie散射计算

Mie散射是公认的一种极具发展前途的微粒测试技术,应用于工厂、企业排放烟尘中微粒粒度和浓度的测试,具有非接触、精度高、重复性好和可实时在线测量的优点,是研究检测污染排放的主要技术手段,也是微粒粒度和浓度分析的理论基础.本文对Mie散射理论的多个参量进行计算并给出其数学表达式.     

群体粒子散射光偏振特性的研究

在Mie散射理论的基础上分析了群体粒子散射的偏振特性,并用两种不同直径(0.26 μm,0.55 μm)的球形粒子作为散射介质进行了相关实验,比较了群体粒子散射光垂直与水平偏振光的偏振度.实验发现:散射光的偏振度随粒子直径的变化呈现出一定的规律性,直径大的粒子散射光在水平方向的偏振度小于直径小的粒子;而垂直方向的偏振度却完全相反,直径大的粒子大于直径小的粒子.     

Light scattering by a spherical particle with multiple densely packed inclusions

This paper calculates light scattering by a spherical water particle containing densely packed inclusions at a visible wavelength 0.55 \mum by a combination of ray-tracing and Monte Carlo techniques. While the individual reflection and refraction events at the outer boundary of a sphere particle are considered by a ray-tracing program, the Monte Carlo routine simulates internal scattering processes. The main advantage of this method is that the shape of the particle can be arbitrary, and multiple scattering can be considered in the internal scattering processes. A dense-medium light-scattering theory based on the introduction of the static structure factor is used to calculate the phase function and asymmetry parameters for densely packed inclusions. Numerical results of the single scattering characteristics for a sphere containing multiple densely packed inclusions are given.     

Au粒子在不同基质中Mie散射特性的研究

根据Mie散射理论,给出了金属粒子的散射、消光和吸收截面以及散射场强度的计算公式,并数值计算了在λ=r=1μm时,金属Au粒子在五种不同的基质中的散射截面和散射光强,结果表明基质折射率越大散射特性越强。     

散射相函数的高阶光学参量研究

漫反射光谱技术被广泛应用于无创测量生物组织光学性质。当光源与探测器很近时,仅仅依靠吸收系数μ_a和约化散射系数μ′_s不能准确描述光源附近光的传播状态。而二阶光学参量γ的引入改善了近光源光的传播状态的描述。本文将生物组织的散射等效成特定球形颗粒的散射,基于Mie散射理论,计算了与散射相函数p(θ)有关的单粒子和多分散系粒子的二阶光学参量γ,研究了γ随尺度参数α和相对折射率m的变化规律,描述了γ与组织结构参量之间的联系,并阐述了γ对粒子特征的表征能力。研究表明,参量γ对尺度参数α小于2的微粒尺寸的改变是敏感的,并呈二次函数关系,其系数与相对折射率呈线性关系;对于相对折射率和尺度参数都不相同的两个粒子,他们的各向异性因子g相同时,二阶光学参量γ却不同,粒子越大,γ表征粒子特征的能力越强。这对于无创探究组织微观形态具有深远的意义。     

Using simple particle shapes to model the Stokes scattering matrix of ensembles of wavelength-sized particles with complex shapes: possibilities and limitations

We investigate to what extent the full Stokes scattering matrix of an ensemble of wavelength-sized particles with complex shapes can be modeled by employing an ensemble of simple model shapes, such as spheres, spheroids, and circular cylinders. We also examine to what extent such a simple-shape particle model can be used to retrieve meaningful shape information about the complex-shaped particle ensemble. More specifically, we compute the Stokes scattering matrix for ensembles of randomly oriented particles having several polyhedral prism geometries of different sizes and shape parameters. These ensembles serve as proxies for size-shape mixtures of particles containing several different shapes of higher geometrical complexity than the simple-shaped model particles we employ. We find that the phase function of the complex-shaped particle ensemble can be accurately modeled with a size distribution of volume-equivalent spheres. The diagonal elements of the scattering matrix are accurately reproduced with a size-shape mixture of spheroids. A model based on circular cylinders accurately fits the full scattering matrix including the off-diagonal elements. However, the modeling results provide us with only a rough estimate of the effective shape parameter of the complex-shaped particle ensemble to be modeled. They do not allow us to infer detailed information about the shape distribution of the complex-shaped particle ensemble.     

火灾烟颗粒的分形结构形状模拟与光散射计算

针对火灾烟颗粒的形状特点，提出并建立火灾烟颗粒分形结构凝团的形状模型，并对烟颗粒扫描电镜(SEM)图像进行分析，获取分形结构模型中的单个凝团中基本颗粒个数、凝团分形维数、基本颗粒半径等参数.利用该模型对火灾烟颗粒的形状进行模拟的结果表明，该模型能够较好反映出烟颗粒的形貌特征.利用形状模型对火灾烟颗粒散射进行初步计算表明，在其他参数相同的情况下，相对于同体积的球形颗粒，分形凝团具有前向散射较弱，后向散射较强的特征.