米氏散射（Mie scattering），當大氣中粒子的直徑與輻射的波長相當時發生的散射。這種散射主要由大氣中的微粒，如煙、塵埃、小水滴及氣溶膠等引起。米氏散射的散射強度與波長的二次方成反比，並且散射在光線向前方向比向後方向更強,方向性比較明顯。
基本介紹
- 中文名：米氏散射
- 外文名：Mie scattering
- 別稱：Mie理論，Mie散射
- 提出者：Gustav Mie
- 提出時間：1908
- 套用學科：物理
- 適用領域範圍：散射光學
介紹,實例與計算,
介紹
米氏散射（Mie scattering）
這種散射主要由大氣中的微粒，如煙、塵埃、小水滴及氣溶膠等引起。散射光強幾乎與波長無關，如觀察白雲對陽光的散射，各波長的光都大致均等地被散射，所以晴空的雲是白色的。浪花呈白色也是同樣的道理。米氏不同於瑞利散射呈對稱狀分布，而是散射在光線向前的方向比向後的方向更強，方向性比較明顯。當顆粒直徑較大時，米氏散射可近似為夫琅禾費衍射。
當大氣中粒子的直徑與輻射的波長相當時發生的散射稱為米氏散射，如雲霧的粒子大小與紅外線(0.7615um)的波長接近，所以雲霧對紅外線的輻射主要是米氏散射。是故，多雲潮濕的天氣對米氏散射的影響較大。
Mie提出的米氏散射理論是對於處於均勻介質的各向同性的單個介質球在單色平行光照射下，基於麥克斯韋方程邊界條件下的嚴格數學解。100多年來，米氏散射理論得到了很大發展，適用範圍逐漸推廣。如顆粒形狀推廣到多層的各項同性介質球和折射率漸變的各向同性介質球；無限長圓柱形顆粒（折射率按柱面分布）。入射光束從很寬的平行光束推廣到高斯光束和其他有形光束（shaped beam），稱為廣義米氏理論（GLMT）。廣義米氏理論還可推廣到橢球散射體。
實例與計算
其中
為無因次粒徑參量，
為顆粒周圍分散介質折射率，d為顆粒直徑，
為光的波長。圖2-13顯示隨著 的增加，散射光強呈現前向集中。
對於一些顏料，顆粒大小影響顏色。原因在於d的增加使 增加。從而反照率峰值位移，呈現不同的顏色。圖為二氧化鈦散射能量與波長、顆粒直徑的關係。
