双层球形颗粒的光散射计算

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1、万方数据双层球形颗粒的光散射计算‘刘蕾1’2，王华睿2，一，于彬2，许亚敏2，沈建琪2(1．安徽工业大学数理学院，安徽马鞍山243002；2．上海理工大学理学院。上海200093；3．徐州师范大学物理与电子工程学院，江苏徐州221116)摘要：在光散射颗粒测量技术中，Mie散射理论的计算非常重要。本文中讨论了双层球形颗粒光散射的计算方法．对计算过程中不同函数参量选用了合适的递推计算方法．改进的计算方法克服了以前算法在实际运算中遇到的误差。计算了若干物理量．如消光系数、散射系数、吸收系数以及CPU运算速度。计算结果表明，选用的方法简单、迅速、稳定且误差小。关键词：双层颗粒．M

2、ie散射．数值计算方法中图分类号：0436-2文献标识码：A文章编号：1008—5548(2008)01—001l—05CalculationofLightScatteringbyCoatedSpheresUULei1,2，WANGHua．Ⅲ产3，YUBin2,XUYa—min2，SHENJian．口f2(1．SchoolofMathematicsandPhysics，AnhuiUniversityofTechnology，Ma’anshan243002；2．InstituteofScience，UniversityofShanghaiforScienceandTechno

3、logy，Shanghai200093；3．CollegeofPhysicsandElectronicEngineering，XuzhouNormalUniversity．Xuzhou221116．China)Abstract：ItisimportanttocalculatephysicalquantitiesofMiescatter-inginlightscatteringmeasurementtechnology．AnefficientnumericalalgorithmforcomputingthelightscatteringbyacoatedsphereWaspr

4、o-posed．Thecalculationofrelevantfunctionsbydifferentrecurrencealgo—fithmsWasdiscussed．Thenewalgorithmavoidedthenumericaldifficul-ties，whichgaverisetosignificanterrorsencounteredinpracticebypfi—ormethods．Theexempli研ngresultssuchasextinctionefficiency，scat-teringefficiencyandabsorbingscatter

5、ingaswellasthecalculationspeedwereprovided．Theresultsshowthatthisalgorithmisefficient，fast，nu·mericallystableandaccurate．Keywords：coatedsphere；Miescattering；numericalalgorithm随着现代科学技术的El益进步和发展。在自然界、工业生产、科学研究、环保以及日常生活等各个收稿日期：2006一ll—16，修回日期：2008—01—04。基金项目：上海市教委资助项目．编号：07ZZ88。第一作者简介：刘蕾(1982

6、一)，女，硕士．从事光与物质相互作用研究。E．mail：’hanyuefuqu0555@sohu．tom。通讯联系人：沈建琪：E-mail：shenjq@online．sh．cno方面，出现了越来越多与细微颗粒密切相关的技术问题，其中双层球形颗粒得到了越来越多的应用【1】。例如．工业生产过程中．在熔炉里燃烧的煤粉颗粒常常包有水或者液体燃料；在化学领域，聚合体颗粒在表面涂以表面活性剂，可以稳定聚合体溶液的性质；在材料加工领域中．可以将两种不同材料的部分特性集合于一体的具有核壳结构的双层介质颗粒等：在生物医疗领域，通过在无机物球体外锚定聚合链形成完整的双层球体．可以用来作为药物

7、载体传送到人体的特殊部位。此外，白细胞也是很好的双层球形颗粒模型。研究白细胞对光的散射和吸收的特性．可以获得尺寸大小、浓度等方面的信息。为设计高档血液分析类医疗仪器提供很好的理论指导【2一。因此，对核壳双层球形颗粒的光学散射特性的分析是一个很值得研究的问题。反映颗粒的光学散射特性的物理量有强度函数、散射系数、吸收系数、消光系数等。研究双层球形颗粒的光学散射特性．就要从理论上精确计算出光散射的这些相关的物理量，其关键就是计算Mie散射系数。1Mie散射基本理论根据Aden-Kerkert4J理论。Bohren和Huf