为您介绍激光粒度仪用的光的本质与米氏散射

发布日期：2022-12-12     信息来源：      浏览次数：328

　　光的特性
　　A）直线传播特性——几何光学

　　B）波动性——电磁波

　　C）粒子性——量子性

　　
 
　　激光粒度仪常用红光：
　　氦氖激光器633nm
　　半导体激光638nm
　　650nm……
 
　　光的衍射现象
　　光在传播过程中遇到障碍物时，会改变原来的传播方向的现象。
　　根据衍射理论，电磁波在传播过程中，只要波前因障碍物而改变，就会发生衍射现象。衍射光的分布与障碍物的性质无关。
　　误差来源：边界条件、障碍物的光学性质。
　　当颗粒远大于光的波长，并且只观察小角范围的光场（小于5°）时，
　　衍射理论足够准确。

　　夫朗和费衍射理论
　　对衍射现象，当观察点到衍射物体的距离为有限值时，称为“菲涅尔衍射”，当距离为无限远时，称为“夫朗和费（Fraunhofer）衍射”。在激光粒度仪中，探测器放置在傅里叶镜头的焦平面上，等效于在无限远处观察，故为“夫朗和费衍射”。在激光粒度仪中，采用衍射理论时，又称采用“夫朗和费理论”。
 

　　米氏散射理论
　　根据严格的麦克斯韦电磁方程以及边界条件，当一束平行光照射到均匀、各向同性的球形颗粒上时，远离颗粒的散射光的强度为

 
　　所以米氏理论的数值计算过程非常复杂，且计算量巨大。
　　米氏理论是上世纪初提出来，激光粒度仪则最早在上世纪70年代才出现，但是由于当时的个人计算机性能有限，难以完成Mie理论的实用性运算。直到新旧世纪之交，个人计算机得到飞速的发展，并且米氏理论的数值算法也得到很好的优化，米氏理论才逐步被应用到激光粒度仪中。