цієнти при і уявною частини (показники заломлення n і поглинання k) залежать від довжини хвилі випромінювання? і температури всередині частинки. Ве-личини n і k не є незалежними, а пов'язані дисперсійними співвідношеннями (формулами Крамерса-Кроніга)
(8)
Використовувана в роботі стандартна запис коефіцієнтів Мі має вигляд (Борен і Хафмена, 1986)
(9)
Де? n (?) =? j n (?),? n (?) =? hn (1) (?) - функції Риккати-Бесселя; hn (1) (?)=jn (?) + iy n (?) - сферична функція Бесселя третього роду (або сферична функція Ганкеля); jn (?), yn (?) - сферичні функції Бесселя. Для неполяризованого падаючого випромінювання коефіцієнти Мі (15.5) записані за замовчуванням при? =?/4.
4. Оптичні характеристики аерозолів
Після визначення внутрішнього і розсіяного поля стає можливим розрахувати будь-яку цікаву для нас оптичну характеристику, пов'язану з поглинанням або розсіюванням випромінювання одиночної сферичної часткою. До основних характеристик, пов'язаних з розсіяним випромінюванням, можна віднести так званий фактор ефективності розсіювання (або безрозмірне перетин розсіювання) Q sca, фактор ефективності ослаблення випромінювання Q ext, який визначається як Q ext=Q abs + Q sca .Важливе характеристиками розсіяного частинкою випромінювання
є також параметр асиметрії фазової функції g і альбедо однократного розсіювання w=1? Q abs/Q ext. Фізичний сенс цих характеристик простий і зрозумілий. Наприклад, фактор ефективності розсіювання випромінювання Q sca дорівнює відношенню потоку енергії, розсіяного частинкою в одиницю часу, до повного потоку енергії, падаючого на її геометричне розтин.
Оптичні характеристики, пов'язані з поглинанням випромінювання, до останнього часу залучали набагато меншу увагу дослідників. По-перше, дані характеристики навряд чи можуть бути виміряні експериментально для окремої мікрочастинки. По-друге, розрахунки характеристик внутрішнього поля з теорії Мі ін?? нціпіально складніше, ніж характеристик поля розсіяного; вони стали можливими лише в результаті створення цілеспрямованих чисельних алгоритмів.
Найважливішою характеристикою такого роду є фактор поглинання випромінювання (або безрозмірне перетин поглинання) Q abs. Він дорівнює відношенню потоку енергії, що поглинається частинкою в одиницю часу, до повного потоку енергії, падаючого на її геометричне розтин. Згідно з визначенням і формалізму теорії Мі, він розраховується як
(10)
Де - безрозмірна функція джерел електромагнітної енергії в обсязі частинки, x=r/R p - безрозмірна радіальна координата частинки. Приклади розрахунків факторів Q sca, Q abs і Q ext з теорії Мі для ряду атмосферних аерозолів в залежності від значення дифракційного параметра? наведені на рис. 2.
Значення фактора Q abs, який визначає поглинання випромінювання і подальший нагрів таких атмосферних аерозолів, як сажеві частинки, сильно залежать від показника поглинання речовини частинки. З рис. 3 видно, що Q abs може багаторазово збільшуватися при зростанні значення k.
Рис. 2. Розраховані значення факторів розсіювання, поглинання і ослаблення випромінювання для частинок ряду атмосферних аерозолів
Рис. 3. Залежність фактора поглинання випромінювання від дифракційного параметра при n=1,5 і різних значеннях k
Рис. 4. Показники заломлення і поглинання часток води і льоду в залежності від довжини хвилі випромінювання
Рис. 5. Показники поглинання речовини частинок атмосферних аерозолів в залежності від довжини хвилі випромінювання
На рис. 4 і 5 наведена корисна інформація про значеннях показників заломлення і поглинання речовини частинок ьреальних атмосферних аерозолів, яка необхідна в розрахунках з теорії Мі.
Дотепер розглядалися результати теорії Мі, що описує взаємодію випромінювання з окремими частками монодисперсні аерозолю. Реальний атмосферне і промисловий аерозоль полідісперсен, що потребує узагальнення отриманих результатів.
Термін полідисперсна система вживається для позначення суспензії рассеивающих частинок, однорідних за своїм фізичній будові і однакових за формою, але з змінюється лічильної концентрацією в залежності від їх розміру. Таким ьобразом, під полідисперсними системами розуміється сукупність сферичних частинок, що відрізняються один від одного тільки розмірами і мають однакові оптичні константи. Оптичні характеристики для полідисперсних систем замінюються на відповідні інтегральні величини з певними ваговими множниками, залежними від конце...
