米氏mie散射是指“米散射(mie scattering)”;又稱“粗粒散射”。粒子尺度接近或大于入射光波長的粒子散射現(xiàn)象。德國物理學(xué)家米(gustav mie,1868—1957)指出, 其散射光強在各方向是不對稱的,順入射方向上的前向散射。粒子愈大, 前向散射愈強。
米氏mie散射的由來是在1908年的時候首先由德國科學(xué)家g.米得出,gustav mie通過求解麥克斯韋方程組,得到了均勻介質(zhì)球?qū)椥陨⑸涞膰栏窠?可以計算任意大小,任意材料的球形顆粒的散射,故稱這類散射為mie(米氏)散射。
當(dāng)球形粒子的尺度與波長可比擬時,必須考慮散射粒子體內(nèi)電荷的三維分布。此散射情況下,散射粒子應(yīng)考慮為由許多聚集在一起的復(fù)雜分子構(gòu)成,它們在入射電磁場的作用下,形成振蕩的多極子,多極子輻射的電磁波相疊加,就構(gòu)成散射波。又因為粒子尺度可與波長相比擬,所以入射波的相位在粒子上是不均勻的,造成了各子波在空間和時間上的相位差。在子波組合產(chǎn)生散射波的地方,將出現(xiàn)相位差造成的干涉。這些干涉取決于入射光的波長、粒子的大小、折射率及散射角。當(dāng)粒子增大時,造成散射強度變化的干涉也增大。因此,散射光強與這些參數(shù)的關(guān)系,不象瑞利散射那樣簡單,而用復(fù)雜的級數(shù)表達,該級數(shù)的收斂相當(dāng)緩慢。
它具有如下特點:
(1)散射強度比瑞利散射大得多,散射強度隨波長的變化不如瑞利散射那樣劇烈。隨著尺度參數(shù)增大,散射的總能量很快增加,并最后以振動的形式趨于一定值。
(2)散射光強隨角度變化出現(xiàn)許多極大值和極小值,當(dāng)尺度參數(shù)增大時,極值的個數(shù)也增加。
(3)當(dāng)尺度參數(shù)增大時,前向散射與后向散射之比增大,使粒子前半球散射增大。當(dāng)尺度參數(shù)很小時,米散射結(jié)果可以簡化為瑞利散射;當(dāng)尺度參數(shù)很大時,它的結(jié)果又與幾何光學(xué)結(jié)果一致;而在尺度參數(shù)比較適中的范圍內(nèi),只有用米散射才能得到***正確的結(jié)果。所以米散射計算模式能廣泛地描述任何尺度參數(shù)均勻球狀粒子的散射特點。