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3 散射相函数的影响因素分析 13
3.1 散射相函数的影响因素 13
3.2 尺度参数对散射相函数的影响 14
3.3 折射率对散射相函数的影响 17
3.4 吸收指数对散射相函数的影响 20
结论 23
致谢 24
参考文献 25
附录 27
1 绪论
1.1 研究背景与意义
粒子辐射换热问题在大气科学[1]
、医学[2]
、军事[3]
、颗粒特性测量[4]
、 燃料燃烧
[5]
等工程技术领域中具有广泛的研究背景。
研究粒子散射的数值计算问题,具有非常重要的实际意义。自然界中的很多粒子
都具有复杂的形状,如大气中的气溶胶、雨滴以及冰晶粒子等。研究这些粒子的光散
射特性可以更好地解释大气遥感过程中的一些重要现象;另外在目标识别与成像、遥
测遥感、地下目标探测、生物体皮下组织的无创伤诊断、环境监测方面都需要研究粒
子的光散射特性, 对于小粒子光散射特性的研究已经非常系统,从球形到非球形, 从
无耗到有耗,从各向同性到各向异性,从平面波入射到波束入射, 以及波束的离轴、在
轴入射等, 并且研究成果已被广泛应用于各种光学测量中。
随着航天科技的发展，通信、导航、气象、侦察等各种卫星在对目标进行探测、
跟踪、定位、识别等过程中，必须考虑大气背景的影响，而其中云和气溶胶是地球大
气中最重要的背景辐射来源之一。气候变化是当前各国政府和科学界关注的重大问
题。气溶胶作为影响气候变化的一个重要因子，引起了全世界科学界的普遍重视[6]。
大气气溶胶中包括有冰核与凝结核，它们对云和降水过程的发展起举足轻重的作用。
另外，大气气溶胶又是大气中有害物质迁移清除的重要中间环节。并且自上世纪 70
年代就有人开始注意到气溶胶的气候效应。根据目前的研究结果，由气溶胶引起的温
度降低有可能局部抵消由于温室气体引起的全球温度升高[7-8]
。综上所述，对大气气
溶胶的研究从多方面越来越引起人们的注意[9-10]
。实际大气中的气溶胶粒子并非是严
格的球形粒子，虽然如此，但对于含有大量气溶胶粒子的实际大气气溶胶系统来说，
球形是个很好的假设， 所以对于球形粒子的散射特性的研究仍然具有重要的理论和实
际价值。随着新的紫外光源、紫外探测技术的发展，紫外波段电磁散射特性的研究越
来越引起许多学科及交叉领域研究学者的兴趣。
医学诊断和治疗的光学技术迫切需要研究生物组织内的光传输问题。 光在生物组
织中传输时发生明显的散射和吸收现象, 其中散射占主导地位[11]
。 散射相函数是描述
介质散射特性的最重要和最基本的参量之一。 最近几十年X射线的散射应用到临床医
学方面， 国外的一些医学研究机构和放射线技术研究机构都对X射线的散射在医学上
的应用表示了极大的关注，并取得了初步的研究结果[12]
。 近年来多次局部战争中， 雷达隐身和反隐身技术[13]
发挥了及其有效的突防攻击作
用，而计算电磁学在其中起到了至关重要的作用。由此可见对电磁散射特性的研究在
军事领域中具有重要的作用。
综上所述，散射相函数已经渗透到我们生活的各个领域，对散射相函数的研究在
众多领域都具有重要意义。
1.2 国内外研究现状与发展
在研究光在生物组织中的散射问题时，目前广泛采用的是经验公式 Henyey 和