нтрації частинок в кожному діапазоні розмірів. Наприклад, фактор поглинання випромінювання для полідисперсного аерозолю вводиться як
(11)
де f (R p) - вважає відомий функція розподілу частинок за розмірами, N - кількість рассеивающих частинок в одиниці об'єму.
Співвідношення (11) фактично визначає так званий об'ємний коефіцієнт поглинання випромінювання? abs для полідисперсного аерозолю з сферичних частинок з постійним значенням комплексного показника заломлення m. Цей коефіцієнт входить у формулу закону Бугера-Ламберта-Бера, що зв'язує інтенсивність випромінювання, що пройшов через шар товщиною l, що містить аерозоль, з інтенсивністю падаючого випромінювання:
(12)
5. Межі застосовності теорії Мі
Розглянемо межі застосовності теорії Мі. Її можна трактувати як класичну макроскопічну електродинамічну теорію для опису процесів розсіяння і поглинання випромінювання частинками досить простих геометричних форм і структури (Борен і Хафмена, 1986).
У даній теорії частинка, в міру зростання дифракційного параметра? , Розглядається як електричний мультиполя все більш і більш високого порядку, причому ототожнення його математичних характеристик з реальними мікроскопічними процесами всередині частинки здається непростим завданням. Класична модель оптичних характеристик, розроблена Г.А. Лоренцем на початку 20-го століття і заснована на поданні про електронах і іонах речовини як простих гармонійних осцилляторах, на які діють сили, обумовлені зовнішніми електромагнітними полями, продемонструвала формальне збіг результатів з квантовомеханічними розрахунками, відрізняючись від них тільки трактуванням параметрів (Борен і Хафмена, 1986).
Тому можна вважати, що теорія Мі, демонструючи певну «електромагнітну механістічность» у трактуванні розсіювання та поглинання випромінювання частинками, проте приводить в більшості випадків до правильних результатів, яким потрібно дати адекватну фізичне трактування.
За сталою традицією термін «задача Мі» увазі розгляд тільки однорідних сферичних частинок розсіювачів в поле плоскої хвилі монохроматичного випромінювання, тоді як термін «теорія Мі» використовується для опису процесів розсіяння і поглинання об'єктами та інших найпростіших геометричних форм і структур: багатошарових і порожнистих сфер, циліндрів, еліпсоїдів обертання, пластинчастих частинок. Для частинок ж довільної форми строгого математичного рішення задачі (хоча б в квадратурах) на сьогоднішній
день не існує. З одного боку, існують противники використання теорії Мі для опису будь-яких властивостей несферичних частинок, а з іншого боку, є й такі дослідники, які використовують дану теорію для аналізу будь-яких аспектів взаємодії випромінювання з подібними частками. Жодну з цих точок зору не можна визнати правильною (Борен іХафмен, 1986).
У теорії Мі передбачається, що на частку падає плоска хвиля випромінювання. Це означає, що розмір частки вважається багато меншим ширини пучка випромінювання. Якщо ж це не так, або пучок випромінювання має певний профіль енергетичної інтенсивності (наприклад, гауссовский), то рішення такойпроблеми вже неможливо шукати в рамках теорії Мі. Такі умови, зокрема, характерні для знаходження атмосферного аерозолю в пучках високоінтенсивного лазерного випромінювання при лазерному зондуванні атмосфери або використовуються для захоплення і утримання мікрочастинок у так званих оптичних пастках.
Модель розсіювання в теорії Мі описує клас пружних видів однократного розсіювання. Для дисперсних середовищ можливі й добре відомі і непружні типи розсіювання: вимушене комбінаційне розсіювання, вимушене розсіяння Мандельштама-Бріллюена, вимушена флюоресценція. Як відомо, вони можуть призводити до цілого ряду нелінійних оптичних ефектів в аерозолях. Крім того, у ряді випадків для атмосферних аерозолів істотні і ефекти багатократного розсіяння випромінювання (наприклад, при описі оптичних властивостей фрактал-подібних частинок димів. Всі ці проблеми також лежать за межами застосовності класичної теорії Мі.
Висновок
Оптичні властивості - одні з найбільш типових, але в теж час найважливіших характеристик аеродисперсних систем. Розсівають випромінювання будь аерозольні частинки. Розсіювання, віддзеркалення і поглинання світла аерозолями залежить від розміру, форми і природи частинок, а також від довжини хвилі падаючого світла.
Взаємодія електромагнітного випромінювання з аерозольними частками і його різноманітні слідства є предметом дослідження численних і взаємозалежних розділів оптики та механіки аеродисперсних середовищ.
Одним з ро...
