海洋懸浮粒子的光學(xué)散射特性不僅直接影響激光在海水中的傳輸特性,而且是海洋環(huán)境光學(xué)監(jiān)測(cè)的重要理論基礎(chǔ)。當(dāng)一束光射入海水中時(shí),經(jīng)過光與海水的相互作用,會(huì)發(fā)生彈性散射和非彈性散射。彈性散射光沒有發(fā)生頻移變化,但是散射特性與入射光的波長、海水的屬性以及海水中懸浮粒子的大小、密度等有關(guān)。在海水中引發(fā)光彈性散射的散射元主要是海水水分子和海洋懸浮粒子等。彈性散射主要包括瑞利散射、米氏散射和無選擇性散射三類,其中海水中水分子主要引起的是瑞利散射,而海洋懸浮粒子主要引起的是米氏散射。通過研究海洋懸浮粒子的米氏散射特性,可以得到海水中各種懸浮粒子的大小、密度等信息。光與海水產(chǎn)生的另一類散射是非彈性散射,這類散射存在散射光的頻率相對(duì)于入射光的頻率發(fā)生移動(dòng)。非彈性散射又分為兩類:拉曼散射與布里淵散射。拉曼散射與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有關(guān),而布里淵散射實(shí)際上是由多普勒效應(yīng)引起的,它和海水中的溫度和鹽度等密切相關(guān)。通過分析海洋懸浮粒子的布里淵散射特性,可以構(gòu)建海洋懸浮粒子水體的溫度和鹽度檢測(cè)模型。通常情況下,海水中水分子比光波波長小很多,可以用瑞利散射理論來描述其散射特性;而海洋懸浮粒子主要包括浮游植物和非色素懸浮粒子這... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

海洋生物分類示意圖

圖 2-2 瑞利散射光強(qiáng)分布粒子的直徑小于波長 1/10 或更小時(shí)發(fā)生的散射，由海水起。特點(diǎn)是散射強(qiáng)度與波長的四次方成反比。，在激光光束波長比粒子半徑大很多的情況下，散射系數(shù)2 2 2 202 2 2 404 ( ) 1( )( 2 )S Sn V n nbn nπλλ =+ b( λ )是散射系數(shù)（1cm ）；Sn 是散射粒子的濃度（3cm 3 ）；λ 是激光的波長（ μ m）；n 是散射粒子的折射率；散射（Mie scattering）子的尺度與波長可比擬時(shí)，必須考慮散射粒子體內(nèi)電荷，散射粒子應(yīng)考慮為由許多聚集在一起的復(fù)雜分子構(gòu)成，形成振蕩的多極子，多極子輻射的電磁波相疊加，就可與波長相比擬，所以入射波的相位在粒子上是不均勻

散射的總能量很快增加，并最后以振動(dòng)的形式趨于一光強(qiáng)隨角度變化出現(xiàn)許多極大值和極小值，當(dāng)尺度參數(shù)增大時(shí)度參數(shù)增大時(shí)，前向散射與后向散射之比增大，使粒子前半球很小時(shí)，米散射結(jié)果可以簡化為瑞利散射；當(dāng)尺度參數(shù)很大時(shí)學(xué)結(jié)果一致；而在尺度參數(shù)比較適中的范圍內(nèi)，只有用米散射果。所以米散射計(jì)算模式能廣泛地描述任何尺度參數(shù)均勻球狀無選擇性散射（Non-selective scattering）尺寸比激光光束波長大得多時(shí)，產(chǎn)生無選擇性散射。這時(shí)的散了，也可以稱為漫反射，這種大粒子對(duì)可見光會(huì)產(chǎn)生折射、反學(xué)的規(guī)律，如圖 2-3 所示。這種散射的特點(diǎn)是散射強(qiáng)度與波長強(qiáng)度相同，因此稱為無選擇性散射。

【參考文獻(xiàn)】：
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