Mie散射理论与颗粒光散射特性研究

"这篇本科毕业设计主要探讨了颗粒光散射特性的研究，特别是Mie散射理论的应用。设计中包含了使用Matlab编程实现Mie散射的计算，以求得相关物理量，并分析其在工业生产中的意义。" 在光学领域，Mie散射是一种描述球形粒子对光散射的经典理论，由德国科学家古斯塔夫·米在1908年提出。该理论特别适用于处理波长与粒子尺寸相近的情况，提供了精确的计算方法来预测粒子对入射光的散射行为。Mie散射理论的核心是解决球形粒子在电磁场作用下的散射问题，它涉及到复杂的数学计算，通常需要借助科学计算软件如Mathematics或Matlab来实现。 在本设计中，学生王林需要掌握Mie散射的基本概念，包括入射波长、粒子的折射率和直径等关键参数，并能利用编程工具计算出散射光谱、角谱和方位角分布函数。这些参数对于理解颗粒的光散射特性至关重要，因为它们能揭示颗粒的尺寸、形状和光学性质。 光散射参数，如振幅函数、强度函数、偏振度、散射系数、消光系数和吸收系数等，都是研究颗粒性质的重要指标。例如，散射系数描述了单位体积内散射光的强度，而消光系数则综合考虑了散射和吸收效应，可以用于分析颗粒在介质中的光学透明度。偏振度则反映了散射光的极化状态，对于识别颗粒的形状和排列方式有重要意义。 此外，设计还要求学生能阅读英文文献，掌握专业词汇，提升外语阅读能力，以及独立编写程序绘制理论曲线，提升计算机技能。这些要求旨在培养学生的综合能力，使他们能将理论知识与实践应用相结合，理解和分析颗粒光散射在实际应用中的复杂性，如环境监测、材料科学和生物医学等领域。 这篇毕业设计通过深入研究Mie散射，旨在提高学生对颗粒光学特性的理解，同时训练他们在科研中所需的技术和语言能力，为未来在光信息科学和技术领域的进一步研究打下坚实的基础。