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摘要含颗粒介质的辐射特性与介质的辐射特性有显著的差异，颗粒对光同时具有吸收、发射、散射的特性，因而对辐射传输的影响相当复杂。当颗粒尺寸与波长之比大到一定程度时，就会出现显著的散射特性，此时光通过颗粒所发生的散射光的性质与颗粒粒径、散射体本身的特性密切相关。散射相函数描述了散射强度在相位上的分布，是粒子辐射研究的重要参数。本文总结介绍了颗粒光散射特性常用的研究方法，描述了颗粒辐射特性的特征参量，并在一些必要的假设前提下基于Mie理论计算了不同介质下颗粒散射相函数，研究不同介质对各方向散射强度的影响。25523
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关键词 粒子辐射 Mie理论 散射相函数
毕业设计说明书外文摘要
Title The particle scattering phase function calculation under
different medium environment
Abstract
The radiation characteristics of the particle containing medium are obviously different from the radiation characteristics of the medium, and the particles have the absorption, emission and scattering characteristics of the light, and the influence of the radiation transmission is very complicated.. When the particle size to wavelength ratio to a certain degree, there will be a significant scattering characteristics, this time through the particles of light scattering properties and particle particle size, scattering characteristics are closely related. The scattering phase function describes the distribution of the scattering intensity in the phase and is the important parameter of the particle radiation.. This paper introduces the commonly used research methods of light scattering characteristics of particles, describes the characteristic parameters of the radiation characteristics of particles, and in some necessary assumptions based on Mie theory to calculate the different medium particle scattering phase function, the effects of different media on the direction of the scattering intensity.
Keywords Particle radiation mie the scattering phase function
目 次
1 绪论 1
1.1 课题研究背景与意义 1
1.2 课题研究方法 2
2 计算方法与理论 4
2.1 散射基本概念 4
2.2 特性参数 5
2.2 1 粒子辐射特性参数 5
2.2.2 尺度参数 6
2.2.3 复折射率 7
2.3 Mie散射理论及散射相函数 7
2.3.1 Mie散射 7
2.3.2 散射相函数 8
2.4 本课题Mie算法正确性的验证 10
2.5 小结 13
3 碳颗粒在空气中 14
3.1 空气中碳颗粒的辐射特性 14
3.2 小结 19
4 碳颗粒在水中 20
4.1 水中碳颗粒的辐射特性 20
4.2 小结 23
5 碳颗粒在冰中 24
5.1 冰中碳颗粒的辐射特性 24
5.2 碳在吸收性冰中的辐射特性27
5.3 小结 28
结论 29
致谢 31
参考文献32
附录A 球形粒子散射相函数源程序 33
附录B 相函数计算数值表 37
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
在自然界、科学研究、工业生产、日常生活等各个领域，存在各种颗粒，其分散在气体或液体介质中形成两相物质。颗粒的光学特性在动力、冶金、大气科学、生物医学等科学领域有广泛需求，同时在研究颗粒形状、尺寸、速度等参数的光学测量技术中也具有重要意义。例如：煤、炭黑和焦炭等粒子在炉膛火焰内的辐射传热，云及大气中的气溶胶粒子对地球能量及地区气候的影响，生命科学中的细胞特征检测，散射技术在细胞分类计数、尿沉渣检测、粒子计数中的应用[1]。粒子辐射特性的研究，在现代技术的众多领域中具有非常重要的科学价值和应用背景。