颗粒光散射特性的研究.doc

安徽工业大学光信息科学与技术专业本科毕业设计(论文)

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安徽工业大学
本科毕业设计（论文）

专业光信息科学与技术班级082姓名王林学号089084046指导教师刘蕾

二〇一二年六月
安徽工业大学 光信息科学与技术专业本科毕业设计（论文）
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安徽工业大学

毕业设计(论文)任务书

课题名称颗粒光散射特性的研究学院数理学院专业班级光信息科学与技术082姓名王林学号089084046毕业设计(论文)的主要内容及要求：

毕业设计主要内容：
颗粒的光散射参数，可以用来研究颗粒本身的一些性质。熟悉这些参数公式后，通过计算机程序模拟出各种参数的图像性质。同时，了解颗粒的光散射特性的研究在工业生产中的重要作用。
要求学生了解颗粒的几种光散射，以及相应的一些光散射参数，并且知道研究它们的实际应用。通过查询相应文献，总结出颗粒光散射的一些基本特性，以及研究的意义。外语方面要求学生能够阅读相关的英文文献，掌握颗粒光散射方面的专业词汇。计算机方面要求学生能够独立编程并描绘出参数的理论曲线。

毕业设计具体要求：
需要利用Mathematics或者Matlab等科学计算软件进行作图；
能较为顺利地阅读一些相关的英文文献；

指导教师签字：

颗粒光散射特性的研究
摘要
Mie散射是目前应用广泛的粒子散射的最常用最基础的算法，在处理波长量级粒子散射的问题上有其他理论无可比拟的精度。有意思的是，Mie散射根本不是一个独立的理论，它只是球形介质在麦克斯韦方程组下的解析解。但是由于求解本身的复杂性，所以第一个完美完成求解任务的GustavMie成为了经典，他的求解算法被命名为Mietheory。

对于本科毕业生，只需要知道的是这个算法算出的结论是什么。也就是说给一个初始条件：入射波长（最常见的是平面波入射），介质球的折射率与直径，知道如何用这个算法得出散射的光谱、角谱、方位角分布函数（其实就是把初始参数带入已经写好的程序中），具体的探究是怎么得到的没有多大意义。
我们可应用Mie散射得出很多规律性的东西。比如散射的各向异性系数随介质球相对直径的变化规律，以及在Mie的基础上研究更复杂粒子的散射和更复杂粒子群的散射。这才是我们要做的————相当的复杂。
介绍Mie散射物理量，如振幅函数、强度函数、偏振度、散射系数、消光系数和吸收系数等的数值计算法。给出这一算法的计算公式和运行时间，并将几种Mie散射物理量计算算法进行比较。
然后采取MATLAB程序模拟实验的方法对各种优化算法的有效性进行验证，试图得到一个准确度足够高，算法足够简单，计算效率相对高的一个最优算法。
关键词：颗粒；光散射；Mie理论；优化算法；MATLAB
Studyofthescatteringcharateristicsoflightbysmallparticle

Abstract
Miescatteringtheoryiscurrentlyappliedwidelyscatteredparticleofthemostcommonlyusedthemostbasicofthealgorithm,indealingwiththeproblemofscatteringparticleswavelengthmagnitudehaveothertheoryincomparableprecision.Interestingly,Miescatteringisnotanindependenttheory,itisonlyinthemaxwell'sequationssphericalmediumoftheanalyticalsolution.Butbecauseofthecomplexityofsolution,sothefirstcompletethetaskofperfectsolvingGustavMiebecameaclassicalone;hisalgorithmwasnamedMietheory.

Forusundergraduate,theonlyonethingweneedtoknowisthattheoptimalalgorithmwhatistheconclusion.Thatistogiveyouainitialconditions:incidencewavelengthlamda(themostcommonisincidentplanewave),mediumtherefractiveindexnandballdiameterD,knowhowtousethisalgorithmisascatteringofspectrum,andthatangu