非球形簇团核壳结构粒子的激光散射特性

作     者：任神河 高明 王明军 保秀娟 李艳 Ren Shenhe;Gao Ming;Wang Mingjun;Bao Xiujuan;Li Yan

作者机构：西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 咸阳师范学院物理与电子工程学院陕西咸阳712000 西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2020年第49卷第9期

页      面：208-217页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(61771385) 陕西省教育厅科学研究计划项目(18JK0833) 咸阳市重点研发计划(2019K02-21) 

主　　题：冰晶粒子 离散偶极子近似方法 散射与吸收 

摘      要：在冰晶粒子异质核化理论基础上,建立了椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子模型,利用离散偶极子近似法(DDA)数值计算同一入射波长下,有效尺寸对核壳结构冰晶粒子消光效率、吸收效率和散射效率的影响、中间均匀混合层对核壳结构冰晶粒子散射强度的影响以及Mueller矩阵元素随散射角度的变化情况。数值结果表明:随着有效尺寸的增大,椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子的消光效率、吸收效率和散射效率随着有效尺寸的增大分别呈现不同的变化趋势;在相等尺寸条件下,散射强度随散射角度的变化情况与粒子形状有密切关系,且相比于椭球形和六角平板两种簇团形核壳结构冰晶粒子,六角棱柱核壳结构冰晶粒子的前向散射强度最大,散射强度随散射角度的变化曲线振荡更明显。根据Mueller矩阵元素随散射角度的分布情况,可以看出六角棱柱簇团形冰晶结构的散射方向最明显,前向散射强度最大,六角平板和六角棱柱簇团形冰晶结构的Mueller矩阵元素相对球形和椭球形在后向散射场区域的偏差更明显。论文的研究结果为进一步分析复杂冰晶粒子的散射特性,开展高空云层中各种复杂几何形状簇团冰晶粒子的散射特性研究和分析提供支持。