鹦鹉螺
第2楼2010/02/10
自70年代Marlven公司推出第一台商品化的激光粒度仪以来,已有近30年的历史。仪器的基础理论从最早的夫朗和费衍射理论发展到米氏散射理论;
仪器的光学原理——光散射理论,是激光粒度仪的基础。许多国外仪器和部分国产仪器都把“采用全米氏散射理论”作为仪器的重要优点之一。所谓全米氏理论,是指大颗粒(远远大于光波长,即0.6~0.7μm)和小颗粒(小于等于光波长)均采用米氏理论。
米氏( Mie)散射理论
假定颗粒是均匀、各向同性的圆球,则可根据Maxwell电磁波方程严格地推导出散射光场的强度分布(称为Mie散射理论):米氏理论是描述散射光场的严格理论,适用于经典意义上任意大小的颗粒。但是对大颗粒( ),米氏散射公式的数值计算十分复杂。
衍射近似及其适用条件
“衍射”一词原本用于描述水波(一种机械波)能绕过障碍物传播这一波动所特有现象。在光的电磁波本质被发现之前,人们发现光也能绕过障碍物传播,因而认为光是一种波动。光的衍射现象可以用惠更斯原理近似解释,而惠更斯原理适用于任何波动现象,与光的电磁波特性无关。
麦克斯韦电磁波方程被提出,并且发现光也是一种电磁波后,作以下假定:
(1)在障碍物表面,电场及其法线方向的梯度均为零;
(2)未遇上障碍物的入射波,其电场及法线方向的其梯度
均不受障碍物影响;
则可由电磁波方程导出类似于惠更斯原理的衍射公式。当散射粒子到观察点的距离无限远时,衍射公式可简化为夫朗和费(Fraunhoff)衍射公式,不论从公式的形式还是从实际的数值计算考虑,米氏散射理论都比夫朗和费衍射理论复杂。只有当颗粒尺寸远远大于光波长时,界面附近电磁场的变化过渡区域才可忽略,衍射公式才近似成立。
jacoblin
第6楼2010/02/26
个人认为,激光粒度仪的衍射和散射应该是一回事,就是光线照射到物质颗粒表面,改变原来的传播方向的一种物理特性。由于光波是电磁波,物质颗粒大小,形状,特性对光波粒子的影响不同,有不同的表现而已,根据研究的侧重点,有什么弹性散射,非弹性散射等。
散射定义,见维基百科:
當傳播中的輻射,像光波、音波、電磁波、或粒子,在通過局部性的位勢時,由於受到位勢的作用,必須改變其直線軌跡,這物理過程,稱為散射。這局部性位勢稱為散射體,或散射中心。局部性位勢各式各樣的種類,無法盡列;例如,粒子、氣泡、液珠、液體密度漲落、晶體缺陷、粗糙表面等等。在傳播的波動或移動的粒子的路徑中,這些特別的局部性位勢所造成的效應,都可以放在散射理論 (scattering theory) 的框架裏來描述。
一般衍射定义,见维基百科:可理解为绕射
若被一个大小接近于或小于波长的物体阻挡,就绕过这个物体,继续进行。
若通过一个大小近于或小于波长的孔,则以孔为中心,形成环形波向前传播。