Mie光散射理论的数值计算方法

Mie散射级数的计算速度和精度对颗粒测量结果有着重要的影响。针对不同颗粒直径和相对折射率，一般采用前向递推，后向递推，连分式法等计算Mie散射级数。在这3种方法的基础上提出一种改进算法，即首先通过连分式法计算Mie散射级数的初始值，然后后向递推其余各值。该算法在Matlab中实现时，数据以数组的数据类型存储和调用，程序采用递归算法。通过比较计算结果发现，该算法耗时短且结果不易溢出，具有快速、稳定、不受颗粒直径和折射率范围影响等优点。     

具有复折射率微粒的Mie散射光学特性研究

利用Mie散射理论,对大气溶胶中烟灰颗粒的Mie散射、消光和吸收截面以及散射场进行了计算,同时给出了Mie散射的散射场强度随散射角的变化以及内部场强随粒子半径的变化。     

球形粒子Mie散射参量的Matlab改进算法

本文主要讲述了Mie散射物理参量的一种改进数值算法,在抛弃了Mie散射物理参量的经典算法——连分式算法和后向递推算法之后,在现有利用Matlab计算散射参量的基础上,充分利用了Matlab内置命令集和函数集,得出了任意折射率且尺度参数在10-4~104的球形粒子散射参量的准确计算结果。收敛数度比改进后向递推快,相应的程序简单易读且执行时间大为缩短,比现有经典算法所用的递推关系较少,因此在很大程度上避免了递推过程中误差的积累,保证了计算结果的可靠性。     

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。     

微小颗粒的光散射数值模拟

简单介绍了以经典Mie理论为基础的光散射测量技术在颗粒直径和颗粒浓度测量中广泛的应用。分别以Mie理论和离散偶极子近似理论(DDA)为基础, 用数值计算方法分析了球型颗粒的光散射特性，给出了微小颗粒对平行入射光散射的强度函数和散射偏振度的数值计算方法。得到了强度函数和偏振度随相关物理参量变化的三维图，为微小颗粒散射研究提供了一种三维视图。计算结果表明：当尺度参量x＜4时，2种方法所得结果差异不大；随尺度参量增大，2种方法所得结果出现较大差异。与经典Mie理论相比，由于离散偶极子近似理论可以解决各种形状的颗粒散射问题，其应用前景更广泛。     

基质折射率对金属粒子散射特性的影响

基于Mie散射理论，给出了金属粒子的散射、吸收和消光截面以及散射场强度的计算公式，并计算了三种金属粒子在不同折射率基质中的光学截面和散射强度。结果表明，金属粒子的散射行为随基质折射率的变化规律相同，折射率越大散射特性越明显。     

Al_2O_3和MgO多粒子体系光学截面的计算

本文利用微粒子 Mie散射理论建立了混合多粒子体系的光散射模型 ,计算了相应模型下 Al2 O3和 Mg O的光学截面     

声致发光单泡的Mie散射测量参数的理论计算

本文运用Mie散射理论系统地计算了适用于声致发光单泡的Mie散射测量参数，利用Dave倒推算法得出散射光强随半径及散射角的变化曲线I（R），I（θ），结果表明：适合于连续Mie散射测量，脉冲Mie散射测量及Mie散射定标的散射角及接收器张角是各不相同的。文中给出了合适的参数范围。     

基质折射率对金属粒子散射特性的影响

基于Mie散射理论,给出了金属粒子的散射、吸收和消光截面以及散射场强度的计算公式,并计算了三种金属(金、银、铜)粒子在不同折射率基质中的光学截面和散射强度.结果表明,在近红外区,这三种金属粒子的散射行为随基质折射率的变化规律相同,折射率越大散射特性越明显.     

超短THz脉冲在随机散射介质中的传播

用Monte-Carlo方法模拟了超短THz脉冲在随机散射介质中的传播.根据Mie理论计算出随机散射介质的散射系数和各向异性因子，研究了随机散射颗粒及介质厚度的大小对透射脉冲的影响.结果表明在Mie散射范围内，在相同的浓度下，颗粒尺寸越小，散射介质越厚，THz散射越严重，对透射脉冲的影响越大.散射同时降低了THz脉冲在随机散射介质中的成像分辨率. 关键词： 超短THz脉冲 随机散射介质 Mie理论 Monte-Carlo方法     

Direct recursion of the ratio of Bessel functions with applications to Mie scattering calculations

The primary goal of this paper is to describe a method to directly calculate the ratios between the Bessel functions of the first and second kind. This new method is introduced and discussed under the context of Mie scattering calculations. Past work on Mie calculations has mostly relied on calculating the Bessel functions separately, then taking the ratio. This technique fails when the order of the functions becomes appreciably larger than the argument. To solve this problem, we developed a stable method to directly calculate the ratio. When applied to Mie scattering calculations, the new method improves the control of the desired accuracy and enables calculations with higher precision. Since many other wave propagation problems also involve the ratios of Bessel functions and our method provides reliable and accurate calculations over a wide range of conditions, we expect it to find applications beyond Mie calculations.     

Two-particle characterization by pulse induced and time resolved Mie scattering

With this numerical investigation we demonstrate the determining of particle size and particle distance for a two-particle system by time resolved Mie scattering. The optical interaction of the fs-laser pulse with the particle configuration produces a sequence of scattered light signals on the femtosecond time scale. The temporal differences between these signals represent typical dimensions of the particle system. The different ray tracks of the specific scattering orders, which are the reason of the temporal behaviour, have been verified by models of geometric optics. We have simulated the Mie scattered light by an algorithm for multi-particle scattering. For all examples the detector was positioned in the back scattering region at a scattering angle of θ=150°.     

球形粒子Mie散射特性分析

越来越多的与微粒相关的技术问题在许多领域出现,这些问题都与Mie散射理论有关。利用Matlab改进算法,对球形微粒子Mie散射特性做了较为全面和深入的分析,有助于Mie散射理论的研究和应用。     

基于MATLAB与LabVIEW的 Mie散射参数分析系统

 针对激光散射法测量0.1 μm~10 μm微小球形颗粒过程中,Mie散射理论各参数的分析、计算、最优化选取比较复杂和繁琐,通过收敛速度、折射率和尺度参数测量范围、叠加次数的比较,采用球形粒子Mie散射参量的MATLAB改进算法, 结合MATLAB较强的计算能力和LabVIEW良好的图形化界面,进行LabVIEW和MATLAB混合编程。设计了Mie散射理论参数分析系统,系统实现散射系数的计算,并分别对散射系数与颗粒直径关系曲线、散射强度分布曲线、入射光波长与散射光强关系曲线、颗粒直径与散射光强关系曲线、入射光偏振角与散射光强关系曲线进行分析。通过实验结果和结论对比验证系统可行,且散射系数、消光系数和散射光强的计算结果可精确到小数点后17位,从而达到减少大量计算和编程工作的目的。     

Mie散射物理量的数值计算

介绍Ｍｉｅ散射物理量，如振幅函数，强度函数，偏振度，散射系数，消光系数和吸收系数等的数值计算法，给出这一算法的计算公式和运行时间，并与其它Ｍｉｅ散射物理量计算算法进行比较。     

Improving the accuracy of laser particle sizer with Mie scattering theory

Using the classical Mie scattering theory and Fraunhofer diffraction theory,adetailed analysis of the differences of the light energy distribution falling on the multi-elementconcentric photo-detector of a diffraction based laser particle sizer is given.Numerical calcula-tions and computer simulation are carried out. Experimental studies are also made with latexspheres as Standard Reference Material.Our research shows that when the classical Mie scat-tering theory is used,the accuracy of the particle sizer can be essentially improved not only inthe small size range,but also for large paticles.At the same time the time needed for data re-duction in both cases is almost the same.     

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.     

基于Mie散射理论的MgF_2颗粒散射特性研究

本文应用Mie散射理论对微球体颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算,得到了吸收截面与波长,散射强度与散射角以及散射强度与参数x的关系。结果表明,入射波长在300~4800 nm,粒子的吸收截面都为零;当λ>4800 nm,吸收截面随着粒子半径的增大而增大。     

Mie散射向前递推连分式算法及其数值模拟

提出了一种新的Mie散射算法。针对Mie散射系数计算中直接递推所存在的数据溢出问题,对散射系数的递推公式进行改进,以连分式形式进行计算,将两个关键函数分别向前递推,避免了直接计算时贝塞尔函数值超出计算机最大数据限而造成的数据溢出问题。利用Matlab编程,分别计算了不同粒径参数和不同折射率情况下的散射光强分布,并对两种算法的模拟结果进行了分析比较。结果表明,在两种算法都有效的范围内这两种算法的计算结果完全相符,而改进的向前递推连分式算法用一个变量循环叠代就能完成连分式的计算,展宽了使用范围,不仅能够计算超大粒径参数散射,而且算法对折射率虚部没有任何限制。     

等效球模型模拟冰晶云反射的误差分析

用射线光学理论计算了具有一定尺度分布的六角冰晶粒子在可见和近红外光谱区一系列波长上(0.2～5μm)的单次散射特性.利用米氏(Mie)理论,计算了与六角冰晶具有相同截面积的球形粒子的单次散射特性.根据辐射传输理论,应用累加法,分别计算了由冰晶粒子和等效球形粒子构成的卷层云的多次散射特性,计算结果表明当入射波长λ≈3.0 μm时,等效球Mie理论可以很好地用于计算卷层云的反射特性,但是当λ＜2.8μm时,尤其在可见光区,将引起显著的误差.最后提出了计算冰云光学特性的两种方案.