用激光散射法测量大颗粒时使用衍射理论的误差-真理光学

摘要
从实验数据、物理和几何光学的定性分析及 Mie 理论的严格计算等三个方面证明了即使是远远大于光波长的颗粒的散射光场，其实际光能分布与衍射理论给出的结果之间也有不可忽略的误差：表现为较大散射角上实际的散射光能远大于衍射理论光能。按照衍射理论的计算结果，这一误差等效于 1µm 左右的颗粒产生的光能分布。如果颗粒对光具有吸收性，则误差将显著减少。

关键词：衍射  MIE 散射 光能分布

引言
在激光散射测粒领域，人们普遍认为较大颗粒（一般都指直径大于2µm的颗粒）的光散射可以用该颗粒的投影圆片的衍射来描述。然而作者在多年的激光测粒实际工作中，发现即便是直径大致为100~200µm的颗粒，用衍射理论推算的分布与实测光能分布之间也存在明显的差异。本文首先给出一组实测结果与衍射理论结果的比较，指出其差异，然后从物理光学、几何光学以及Mie理论等几个方面对这种现象进行了分析，后得出用衍射理论计算大颗粒的散射光能分布在一般情况下是有很大误差的，并且这种误差会导致对被测样品粒度分析的错误。