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有效介质理论对致密内混合粒子光散射适用性

张小林 黄印博 饶瑞中

张小林, 黄印博, 饶瑞中. 有效介质理论对致密内混合粒子光散射适用性[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1477-1483.
引用本文: 张小林, 黄印博, 饶瑞中. 有效介质理论对致密内混合粒子光散射适用性[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1477-1483.
Zhang Xiaolin, Huang Yinbo, Rao Ruizhong. Validity of effective medium theory in light scattering of compact internal-mixed particles[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1477-1483.
Citation: Zhang Xiaolin, Huang Yinbo, Rao Ruizhong. Validity of effective medium theory in light scattering of compact internal-mixed particles[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1477-1483.

有效介质理论对致密内混合粒子光散射适用性

基金项目: 

国家自然科学基金(40905009);973 计划国家重点基础研究发展计划(2013CB955802)

详细信息
    作者简介:

    张小林(1982-),男,博士生,主要从事大气气溶胶光学特性方面的研究。Email:xolnzhang@gmail.com

  • 中图分类号: P427

Validity of effective medium theory in light scattering of compact internal-mixed particles

  • 摘要: 利用离散偶极子近似法和Bruggeman有效介质理论,研究了含有黑碳和硫酸盐两种成分的内混合致密气溶胶粒子在尺度参数变化范围为0.1~25 时的光学特性,并通过分析比较两种算法计算光学特性的差别研究了有效介质理论对致密内混合粒子光散射的适用性。对单分散系,有效介质理论在瑞利散射区具有较好的适用性,能较好地被用来近似计算内混合粒子的消光、吸收、散射、后向散射效率因子、不对称因子、消光后向散射比和单次散射反照率,相对偏差皆在7%以内;而有效介质理论在米散射区的适用性较差,相对偏差最大可分别达到25%、88%、66%、5 000%、42%、1 100%和47%,但当内混合体所含的内核较小(体积比1%以内)时仍可以近似使用。在粒子尺度参数大于4 时,有效介质理论基本上会低估散射效率因子,却会高估吸收效率因子和不对称因子。而对多分散系,有效介质理论能近似用来计算各光学参量,相对偏差在9%以内。
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-12
  • 修回日期:  2013-10-14
  • 刊出日期:  2014-05-25

有效介质理论对致密内混合粒子光散射适用性

    作者简介:

    张小林(1982-),男,博士生,主要从事大气气溶胶光学特性方面的研究。Email:xolnzhang@gmail.com

基金项目:

国家自然科学基金(40905009);973 计划国家重点基础研究发展计划(2013CB955802)

  • 中图分类号: P427

摘要: 利用离散偶极子近似法和Bruggeman有效介质理论,研究了含有黑碳和硫酸盐两种成分的内混合致密气溶胶粒子在尺度参数变化范围为0.1~25 时的光学特性,并通过分析比较两种算法计算光学特性的差别研究了有效介质理论对致密内混合粒子光散射的适用性。对单分散系,有效介质理论在瑞利散射区具有较好的适用性,能较好地被用来近似计算内混合粒子的消光、吸收、散射、后向散射效率因子、不对称因子、消光后向散射比和单次散射反照率,相对偏差皆在7%以内;而有效介质理论在米散射区的适用性较差,相对偏差最大可分别达到25%、88%、66%、5 000%、42%、1 100%和47%,但当内混合体所含的内核较小(体积比1%以内)时仍可以近似使用。在粒子尺度参数大于4 时,有效介质理论基本上会低估散射效率因子,却会高估吸收效率因子和不对称因子。而对多分散系,有效介质理论能近似用来计算各光学参量,相对偏差在9%以内。

English Abstract

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