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散射国内外研究现状概述和发展趋势

时间:2020-01-16 17:38来源:毕业论文
散射在国外的研究对于散射研究的追溯让人匪夷所思,早在16世纪中叶,意大利文艺复兴时期,达芬奇就预言,天空蓝色是有空气微粒对光的散射而引起的。在1871年,瑞利研究了线度对

散射在国外的研究对于散射研究的追溯让人匪夷所思,早在16世纪中叶,意大利文艺复兴时期,达芬奇就预言,天空蓝色是有空气微粒对光的散射而引起的。在1871年,瑞利研究了线度对波长小的微粒,发现了散射光强与λ4成反比的规律,即被人熟知的瑞利散射定律,散射光的光强会随着观察方向而改变。凡遵守上述规律的散射称为瑞利散射。根据瑞利散射定律,我们还可以用来解释生活中很多现象。例如为什么天空是蓝的,夕阳是红的。44078

较大颗粒对光的散射不再遵循散射光强与λ4成反比的规律。米氏和德拜以球形质点为模型展开了散射的研究,通过计算他们发现了散射种类由球的半径及波长之比决定的,分界点为0.3,小于这个值时发生瑞利散射的概率大,大于这个值则发生米氏散射。当粒子直径大于入射光波的波长时,各种粒子都几乎发生相同强度的散射,这个结论可以较好地用来解释雨雾呈白色的原因。将烟纸点燃冒出的烟是蓝色的,这主要是因为组成烟的颗粒直径较小,对蓝光散射最强。但从口中喷出的烟确实灰白色的,主要是因为这时烟颗粒凝聚了水蒸气,直径变大,所以会呈现灰白色。

马科斯·玻恩和埃米尔·沃尔夫在《光学原理》这本书中,将不均匀媒质产生的散射的情况剖析地十分清楚。《光学原理》这本书中,讨论了不均匀媒介对入射波的散射。不仅仅给出了散射势函数和散射场函数,还给出了散射势图像。他们推导的这些公式为后面的研究者提供了理论基础。Asano提出了一种用来处理边界条件的方法,这种方法在当时轰动一时,也被大家所认可用来处理边界条件。

K M Bender, P S Westphal and R D Ramsier在《Marbles: a means of introducing students to scattering concepts》一文中,提出了利用简单的实验来教授学生认知散射概念。这篇文章中提到所提出的活动,是以之前罗宾逊和休伊特提出的活动为基础展示了一系列“核弹珠”拓展活动。教师可以利用玻璃弹珠、磁性弹珠、一端开口的盒子以及米尺等购买方便的工具,来模拟短程散射和长程散射。通过这一实验,教师可以轻松地使学生明白散射这个概念,同时也可以极大的提高散射这个概念的学习。在这篇文章我们也可以了解到科学和教育是不可分割的,科学家们在不断深入研究的同时,也要寻找一些方法使学生明白散射这个概念。

 

2 散射在国内的研究

随着物理学家们对散射的认识逐渐加深,非球形粒子的散射也逐渐被物理学家们关注。韩一平和吴振森在《椭球粒子电磁散射的边界条件的讨论》一文中,提出了一种椭球波函数在椭球坐标系中展开的方法。与此同时,他们也纠正了Shoji Asano几个错误。错误的地方是在处理非球形粒子散射问题的边界条件时,辅助变量Vmn (j),t以及展开系数Amnt,Hmnt。这一突破性的成就,解决了不少物理学家在研究中遇到的瓶颈,也为散射的研究提供了极好的理论支持。

随后欧军,江月松,邵宇伟等在《均匀椭球粒子对拉盖尔-高斯光束的散射特性研究》一文中,也提到了韩一平等的这项突破。欧军等的研究过程中,采用了局域近似法来求解在椭球坐标系中的波束因子,并且用过计算得到了波束因子之间满足的普遍关系。通过大量的计算和数据分析,得到了在椭球粒子尺寸在与入射光波长可比拟的范围内变化时,散射强度随尺寸参数的减小而减小,随椭球长短轴之比和拓扑荷的增大而减小。

《非球形粒子光散射计算研究的进展综述》一文中,许丽生,陈洪滨`辣*文+论]文|网\www.lwfree.com,丁继烈等不仅从散射的基础理论出发,指出球形粒子散射Lorenz-Mie的局限性,还展开讨论球形粒子Lorenz-Mie散射与非球形粒子光散射的不等效性。简明扼要地向大家阐述了非球形散射的计算研究的进展,也包括一些精确的理论解法等。 散射国内外研究现状概述和发展趋势:http://www.lwfree.com/yanjiu/lunwen_45248.html

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