《散射概念和一般散射公式綜述》2300字

散射概念和一般散射公式綜述如圖所示中，表示的是一個散射的三維坐標(biāo)，可以看出o點(diǎn)表示的是一個中心點(diǎn)，可以稱o點(diǎn)位散射的中心點(diǎn)，它可以是單個粒子的中心也可以是一個聚集的粒子中心，我們可以從YOZ的OD平面觀察，成為觀察面，入射光的入射軸是沿著與XY垂直的軸的方向，散射角θ是入射光的與Z軸的夾角，由于我們的觀察平面在YOZ平面，所以在這個平面自然也就成了散射平面，?是光束的振動平面和YOZ的夾角。經(jīng)過試驗(yàn)可以得出散射系數(shù)β與散射粒子濃度ρ成正比β上式中，β為矢量表示的在一個單位的長度上的散射的系數(shù)ρ是單位體積中的散射粒子，σ是其中每一個粒子的散射系數(shù)叫做散射截面。圖3.3散射的幾何模型假設(shè)散射粒子為球形，半徑為γ，截面積為πγ2e=對于大量的粒子，設(shè)ρ(γ)為直徑在γβ每一個方向上的散射光的能量都會匯聚到一起，將他們?nèi)肯嗉泳褪橇Ｗ拥目偵⑸渎?。觀測的方向輸入(即在一定時間內(nèi)輸出的單位體積),我們可由如下公式計(jì)算得出I(,E是一個入射光線對于一個單位體積的輻照程度,θ是一個散射角。散射光強(qiáng)隨散射角的相對變化用散射相函數(shù)來表示。散射相函數(shù)定義為在某個給定方向單位立體角中散射的能量和在所有方向上平均的單位立體角中散射能量之比。F(利用相函數(shù)的定義，散射強(qiáng)度可以寫為：I(P=設(shè)I//≤I⊥，若I//=I散射這種現(xiàn)象僅只有當(dāng)存在大氣環(huán)境中的一些化學(xué)物質(zhì)和小分子或者甚至是其他化學(xué)微粒的光線直徑都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于或幾乎等于被氣體輻射的光線波長時候這是才可能會經(jīng)常出現(xiàn)。根據(jù)一個粒子的大小尺寸及其在不同的尺度一個不同粒子之間的相互作用時間關(guān)系,散射這樣一種方式一般認(rèn)為可以大致地劃分為:一個粒子的小直徑散射方式應(yīng)該是指相對于小于整個激光散射波長的整個粒子對于整個激光的大小進(jìn)行尺度散射,即瑞利散射,如同一個小分子的激光散射;如果粒子的尺寸大小與小于激光散射波長的粒子尺寸大小相比較這是不能被完全忽略的。一定的時間條件下,伴隨瑞利散射而連續(xù)發(fā)生的電子入侵反射式電子激光和其他分子之間的功率振動或者也就是分子轉(zhuǎn)動時的功率不同等級之間的振動距離的平均值等于進(jìn)行了米氏散射。在一定的散射條件下,伴隨瑞利散射過程發(fā)生的分子入侵反射式電子激光與不同分子的電磁振動或者特別是分子轉(zhuǎn)動時的功率不同等級之間的分子電磁場關(guān)系進(jìn)行了散射能量相互交換,進(jìn)而最終形成了散射波長接近位于分子入侵反射式電子激光的散射波長附近的第三種散射類型的瑞利散射-喇曼瑞利散射。通常的實(shí)際情況下,喇曼散射非常薄弱,在這里我們就不會再做詳細(xì)性的介紹。1.1瑞利散射這種激光散射主要原因是由于通過照射大氣環(huán)境中的一些金屬原子和其他分子,例如氧和氮,二氧化碳,臭氧和富含氧氣的分子。特別提的是對于一般的散射可見光,瑞利散射的微弱現(xiàn)象很明顯,因?yàn)樗鼈冞B續(xù)散射的一個重要基本特征是那就是其連續(xù)散射的時間強(qiáng)度和散射波長四個二次方之間強(qiáng)度成正正反比,也就是說,波長越久,散射就可能會越弱。例如,當(dāng)各條不同方向的光線散射太陽光都逐漸變?nèi)鯐r,沿著原始光線方向平行傳播的太陽光對其照射率也就會逐漸輕微增加,并且它們會在晴朗白天無雨多云的藍(lán)色天空中逐漸清晰顯示呈現(xiàn)出一片片的藍(lán)色。這主要理由是因?yàn)樗{(lán)光本身就是具有很短的散射波長和高度低于散射率的強(qiáng)度,所以它們都好像是通過來自太陽光的輻射在所有的不同方向上被藍(lán)光散射,使得整個地球天空都可以看起來基本上都好像是一片片的藍(lán)色,并且它們通過來自太陽的光線輻射將其他任何地方的光散射釋放出來的一片藍(lán)光也因此大大降低了。與其他微波可見光散射相比,瑞利散射由于其光線波長相對較短且紅外散射干擾性能較弱,因此幾乎沒有機(jī)會受到紅外或者其他微波的輻射干擾。瑞利散射的公式非常詳細(xì)。假設(shè)一個散射栗的光學(xué)折射率定義為,形狀是一個球型,半徑大約是r。還可以通過假設(shè)一個散射性的粒子和其他觀察點(diǎn)之間的距離系數(shù)定義為r,入射光被激勵后發(fā)生偏振,波長系數(shù)定義為,入射光的強(qiáng)度用下列表示公式定義為:I(θ，?式中?為入射光的電矢量與廣場方向的夾角，即散射方位角；θ為散射角。入射光為自然光時，單個分子的散射光強(qiáng)表示為I(θ)=I平行于不同散射光平面的各種不同散射面的光運(yùn)動強(qiáng)度的能量分布與相對垂直于各種不同散射光平面的各種不同散射面的光運(yùn)動強(qiáng)度的能量分布之比可以用系列下式變換表示。II//=瑞利散射光強(qiáng)的角分布如圖3.4入射光為自然光時，瑞利散射光強(qiáng)的角分布瑞利散射的相函數(shù)為F(入射光為自然光時，瑞利散射光的偏振度為P=對前向散射和后向散射，即θ=0和θ=π時，P=0，為非偏振光。對于側(cè)向散射，即θ=π2時，散射光只有I⊥分量，1.2多次散射單次散射的研究已經(jīng)能夠解決很多復(fù)雜的散射情況，所以有時候單次散射是能夠滿足散射中的物理特點(diǎn)的，這時候我們就要對多重散射開始研究，假如所有的粒子的相干性都是呈現(xiàn)出相干的特性，則相干的兩個粒子的距離就會比粒子的自身長度要大得多，這時就會引起相干散射，在散射的整個體積中，所有的粒子都能夠使除自身以外的其他的粒子照射到。當(dāng)其他的粒子的散射光照過來時，又通過本身的粒子的，這種叫做二次散射，如圖（2），真正接收到的散射強(qiáng)度其實(shí)取決于粒子的散射次數(shù)，當(dāng)散射光由多個粒子散射照到最后一個粒子，那么散射的強(qiáng)度是及其微小的。對于多次散射是一個