米氏散射

✍ dations ◷ 2025-04-02 12:04:47 #米氏散射

米氏散射（Mie scattering），是一种光学现象，属于散射的一种情况。米氏散射理论是由德国物理学家古斯塔夫·米于1908年提出的。当微粒半径的大小接近于或者大于入射光线的波长λ的时候，大部分的入射光线会沿着前进的方向进行散射，这种现象被称为米氏散射。这种大微粒包括灰尘，水滴，来自污染物的颗粒物质，如烟雾等。即是形成所谓的廷得耳效应。特别地来讲，当微粒的半径足够小（小于0.1λ），散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比，因此对于较短波长的散射程度要远远大于较大波长。这种散射规律是由英国物理学家瑞利勋爵（Lord Rayleigh）于1900年发现的，因此被称作瑞利散射。另外，散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的，而在与入射光线垂直的方向上程度最低。大约有一千万分之一的这种散射光线会发生能量的改变，这些光子散射出来后会有不同的能量（大部分是能量降低，此现象称为斯托克斯散射，使产生的光子频率较入射光降低，波长变大)。这种效应叫做拉曼效应（拉曼散射）。与瑞利散射和拉曼散射不同的是，米式散射的程度跟波长是无关的,而且光子散射后的性质也不会改变。因此，基于米式散射理论的散射光线会呈现出白色或者灰色。这就是为什么正午经过太阳照射的云彩经常会呈现白色或者灰色。在地球的大气层，光线的实际散射是这几种散射形式的结合。当只有少量米氏散射的时候，天空会呈现出高饱和度的蓝色或者蓝绿色。当米氏散射大量存在于云彩中的时候，太阳旁边的天空看起来似乎是白热的效果。

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