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為您介紹激光粒度儀用的光的本質(zhì)與米氏散射

發(fā)布日期：2022-12-12     信息來(lái)源：      瀏覽次數(shù)：439

　　光的特性
　　A）直線傳播特性——幾何光學(xué)

　　B）波動(dòng)性——電磁波

　　C）粒子性——量子性

　　
 
　　激光粒度儀常用紅光：
　　氦氖激光器633nm
　　半導(dǎo)體激光638nm
　　650nm……
 
　　光的衍射現(xiàn)象
　　光在傳播過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，會(huì)改變?cè)瓉?lái)的傳播方向的現(xiàn)象。
　　根據(jù)衍射理論，電磁波在傳播過(guò)程中，只要波前因障礙物而改變，就會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象。衍射光的分布與障礙物的性質(zhì)無(wú)關(guān)。
　　誤差來(lái)源：邊界條件、障礙物的光學(xué)性質(zhì)。
　　當(dāng)顆粒遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)，并且只觀察小角范圍的光場(chǎng)（小于5°）時(shí)，
　　衍射理論足夠準(zhǔn)確。

　　夫朗和費(fèi)衍射理論
　　對(duì)衍射現(xiàn)象，當(dāng)觀察點(diǎn)到衍射物體的距離為有限值時(shí)，稱為“菲涅爾衍射”，當(dāng)距離為無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，稱為“夫朗和費(fèi)（Fraunhofer）衍射”。在激光粒度儀中，探測(cè)器放置在傅里葉鏡頭的焦平面上，等效于在無(wú)限遠(yuǎn)處觀察，故為“夫朗和費(fèi)衍射”。在激光粒度儀中，采用衍射理論時(shí)，又稱采用“夫朗和費(fèi)理論”。
 

　　米氏散射理論
　　根據(jù)嚴(yán)格的麥克斯韋電磁方程以及邊界條件，當(dāng)一束平行光照射到均勻、各向同性的球形顆粒上時(shí)，遠(yuǎn)離顆粒的散射光的強(qiáng)度為

 
　　所以米氏理論的數(shù)值計(jì)算過(guò)程非常復(fù)雜，且計(jì)算量巨大。
　　米氏理論是上世紀(jì)初提出來(lái)，激光粒度儀則最早在上世紀(jì)70年代才出現(xiàn)，但是由于當(dāng)時(shí)的個(gè)人計(jì)算機(jī)性能有限，難以完成Mie理論的實(shí)用性運(yùn)算。直到新舊世紀(jì)之交，個(gè)人計(jì)算機(jī)得到飛速的發(fā)展，并且米氏理論的數(shù)值算法也得到很好的優(yōu)化，米氏理論才逐步被應(yīng)用到激光粒度儀中。