激光光束中微粒散射的散射光能分布研究

文章通过对角散射粒度分析方法的数学建模,研究了处于激光光束中的微小颗粒对光的散射能量分布,研究表明,在微粒粒径较大(d＞5λ/π),沿着光入射方向上的正向±π/4和负向±π4范围内,具有最大的散射能量分布,但这一结果并不适用于小粒径微粒.     

偏振状态下球形粒子的散射相位函数研究

本文根据散射相位函数的定义,得到了偏振状态下单个粒子散射相位函数的表达式,并且通过研究发现以下规律:1)粒子半径越小,极值差随散射角越趋向于对称分布;2)散射角在0～0.025π以及O.997π～π之间,散射相位函数随极化角基本不变;3)散射角在O.025π～0.997π之间,散射相位函数随极化角变化明显.同时比较了偏振状态下多粒子和单粒子散射相位函数随散射角和极化角的分布.最后从大气中光传输理论出发,建立了非偏振状态与偏振状态下散射相位函数的关系,为大气散射回波功率测量以及近似散射相位函数的研究提供参考.     

基于Mie散射理论的微球体颗粒数值模拟计算和实验研究

应用Mie散射理论,在散射角0～π范围内,模拟微球体颗粒的散射光强度与粒径大小的变化关系,分析了相对折射率的大小对散射光强度的影响;在实验装置条件下,分别模拟了散射光强度与粒径大小的变化关系及2um、5um、10um三种粒子的散射光强度与波长的变化关系。实验验证了数值模拟与实验结果基本一致,也证明实验中粒子散射遵从Mie散射理论模型。     

单泡声致发光现象 - 气泡运动的Mie散射测量

单泡声致发光现象时间和空间的高重复性,为实验研究气泡动力学特性提供了可能。文章利用Dave倒推算法,计算气泡Mie散射光强随散射角和气泡半径的变化,并选择了散射角80°为实验测量位置。利用R P方程理论计算的R(t)曲线与Mie散射实测结果相拟合,定量研究了气泡平衡半径、压缩比及崩溃阶段气泡的能量转换,结果表明,随激励声压的增大,气泡所吸收的声能可能绝大部分转换成激波及热能,使泡内温度上升。     

用Mie电磁散射理论测量电介质微粒特性的透射方法

本文提出一种基于Mie电磁散射理论测量微粒特性的透射芳法,可测出含微粒介质中微粒的有效折射率、粒径和数目浓度。此方法所用设备简单,操作容易。以聚苯乙烯标准微粒为例,介绍了测量及求解方法。     

Mie理论在静态光散射粒度测量的应用下限研究

测量下限是光散射颗粒测试技术的关键问题。本文通过理论分析、比较归一化散射光强的分布图和构造方差函数F(d)对颗粒散射光的光强分布进行了定性和定量的讨论,对Mie散射向Rayleigh散射趋近的情况进行了分析,讨论了散射光光强大小的分布,分析了测量不同粒径的颗粒的可行性,最终得到在入射光源是波长为0.6328μm的He-Ne激光器的情况下,当粒径d取200nm以上时,不同粒径颗粒的M ie散射光强分布有较大差别,适合用静态光散射的方法来判断颗粒粒径。     

经典Mie散射的数值计算方法改进

在光散射颗粒测量技术中,Mie散射理论的计算非常重要。本文介绍一种改进的Mie散射数值计算方法,通过对Mie散射系数进行重新构造,找到参量来控制Mie计算的收敛和计算精度。对各有关参量选用合适、稳定的递推关系进行计算。数值计算结果表明该方法具有快速、稳定的优点,可以在极大的颗粒粒径和折射率范围内得到合理结果。     

微粒直径对气－固两相流固体微粒浓度的光－电测量法的影响

光－电检测法应用于气－固两相流微粒浓度的测量时，被测固体颗粒直径的变化对测量结果将产生明显影响．以致使测量结果与实际状态相反．本文分析了固体颗粒粒径对测量的影响，并提出了有效的修正方法．     

Zeta电位测量中电场对颗粒粒径的影响

为确定电泳光散射法测量纳米颗粒zeta电位过程中电场对颗粒系统性质的影响,实验研究210、360 nm 2种标准颗粒的单分散溶液在通电前、后颗粒粒度的变化;通过测量90°散射角的动态光散射信号,采用自相关技术进行信号分析,用累积法反演计算颗粒的粒径。结果表明,颗粒在小电压的情况下,粒径几乎没有变化;随着电压的增大,平均粒径逐渐增大,说明样品发生团聚;电压越大,颗粒团聚越快。     

用激光散射法测量大颗粒时使用衍射理论的误差

从实验数据，物理和几何光学的定性分析及Ｍｉｅ理论的严格计算等三个方面证明了即便是远远大于光波长的颗粒的散射光场，其实际光能分布与衍射理论给出的结果之间也有不可忽略的误差：表现为较大散射角上实际的散射光能远大于衍射理论光能。按照衍射理论的计算结果，这一误差等效于１μｍ左右的颗粒产生的光能分布。如果颗粒对光具有吸收性，则误差将显著减少。     

Enhanced optical absorption in semiconductor nanoparticles enabled by nearfield dielectric scattering

The optical absorption of semiconducfing AgBr nanocubes is significantly increased by up to 5 times in the measured spectral range when they are bonded to the surface of dielectric SiO2 nanospheres through electrostatic interaction.The absorption enhancement factor depends on the wavelength and the size of the SiO2 nanoparticles (NPs).Finite-difference time-domain calculations provide the nearfield intensity mapping of a heterostructure that is composed of a AgBr nanocube in close contact with a SiO2 nanosphere.The electric-field distributions indicate the field enhancement near the SiOdAgBr interface due to light scattering and absorption enhancement in the AgBr nanocube,implying that the enhanced scattering nearfield increases the absorption cross section of the AgBr nanocube.The absorption cross-section spectra calculated using Mie theory agree with the experimental observations.This discovery sheds light on the utilization of dielectric spherical particles to increase the absorption in semiconductor NPs,thus improving the light-harvesting efficiency for solar-energy conversion.     

由 Mie 散射光强反演颗粒粒度分布的一种改进正则化法

基于Mie散射的激光粒度仪广泛地应用在颗粒粒度测量中,其中由光强分布演算出粒度分布的计算方法一直是关注的热点。此反演问题属于第一类Fredholm算子方程,具有不适定性,难以得出准确的稳定解,需要用高效的数值算法。本文提出一种应用于该类仪器颗粒粒度分布反演问题的改进正则化法,采用广义交叉验证法(GCV)来选择正则参数,并引入松弛技术,将迭代值加工成一种松弛值以改善精度,得出了稳定的正则拟解(近似解)。经标准颗粒的验证和计算机模拟证实,此算法是可行和有效的。     

双层球形颗粒的光散射计算

在光散射颗粒测量技术中,Mie散射理论的计算非常重要。本文中讨论了双层球形颗粒光散射的计算方法,对计算过程中不同函数参量选用了合适的递推计算方法,改进的计算方法克服了以前算法在实际运算中遇到的误差。计算了若干物理量,如消光系数、散射系数、吸收系数以及CPU运算速度。计算结果表明,选用的方法简单、迅速、稳定且误差小。     

Selective Coloration of Melanin Nanospheres through Resonant Mie Scattering

Black melanin inks are prepared to selectively exhibit colors under strong light, inspired by human hair. High absorbance of melanin suppresses multiple scattering, causing resonant Mie scattering predominant. Various colors can be developed as the resonant wavelength dictated by nanosphere diameter. Therefore, the melanin inks can be used to encrypt and selectively disclose multicolor patterns for anticounterfeiting applications.     

Mie scattering computation of spherical particles with very large size parameters using an improved program with variable speed and accuracy

The electromagnetic radiation scattering patterns were computed using an improved C program to study variations in the patterns with changes in the size distribution, size parameters and refractive index of small particles in a volume element. The particle size distributions considered were gamma, normal and lognormal. The program is stable for computation of the theoretical values of the non-zero elements of the scattering matrix, efficiency factors, single scattering albedo, radiation pressure and asymmetry parameter for particles ranging from very small to very large size parameters. One of the significant features of the program is that it incorporates two methods for the determination of the optimal number of terms required for the computation of Mie series with the added benefit of having the option of either going for computational speed or accuracy. After a comparison of the C program with other reported benchmark results, it has been found that the program is very accurate and reliable for electromagnetic scattering computations.     

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。