摘要光学是一门古老的科学，发展至今已有很多分支出现。我们生活中熟悉的光学现象有发射、折射、干涉和衍射等，对于散射现象的了解相对于前面几种现象要少一些。但其实它在我们生活中的应用是十分广泛的，尤其是在信息光学领域。随着信息光学的发展，人们对散射的研究也日渐成熟，我们已经得到在三维情况下旋转的各向异性粒子所引起的光谱频率的变化规律。而本文主要讨论的是，在二维情况下的频率变化。 44078

Optical is an ancient science, which has many branches at this period of development. Familiar optical phenomenon in our life are radiation, refraction, interference and diffraction，the understanding of the phenomenon of scattering is less. But its application is very extensive, especially in the field of information optics. With the development of information optics, the study on scattering is increasingly mature. We have obtained the frequency shifts of spectral lines induced by scattering from a rotational anisotropic particle in the three-dimensional. In this paper, we will discuss under the condition of two-dimensional cases.

毕业论文关键词： 散射； 旋转； 各向异性粒子； 频移

Keyword: Scattering; Rotation; Anisotropic particle; Frequency shifts

目    录

一．引言 4

二．研究背景 4

2.1 光学的历史 4

2.2 散射的概述 5

2.2.1 散射在国外的研究 5

2.2.2 散射在国内的研究 5

2.2.3 散射研究的发展趋势 6

2.3 旋转粒子的概述 6

2.4 各向异性粒子的概述 6

2.5 频移的概述 7

三． 光波通过旋转的各向异性粒子散射场的频率变化 7

3.1公式的推导 7

3.2MATLAB介绍 9

3.3 MATLAB 图像以及说明 11

四.结论 12

参考文献 13

致谢 13

一．引言

散射是由于介质中存在大量的不均匀小区域所产生的。当发生散射时，每个小区域成为散射中心，向四面八方发出同频率的次波，这些次波间无固定相位关系，它们在某方向上的非相干叠加形成了该方向上的散射光。散射大致可以分为瑞利散射、米氏散射、拉曼散射、布里渊散射。 

但是瑞利散射不适用于直径较大的散射粒子。德国物理学家古斯塔夫•米最先找到这问题的解答。因此，大于瑞利尺寸的圆球的散射被称为米氏散射。一些大气中的微粒会是引起米氏散射的原因，例如云雾粒子，它的直径与红外线的波长较接近，就会发生米氏散射。当入射光的波长增大时，米氏散射的辐射强度会降低。同时，散射的强度有比较明显的方向性，沿入射光方向的散射光的强度将大于逆入射光方向的散射光的强度。因此，多云潮湿的天气对米氏散射的影响较大。

从粒子相互作用的角度来看，比较容易理解光的散射过程。我们都知道光是电磁波的一种，光和电磁波一样既具有波动性也具有粒子性。从光的粒子性出发，我们可以将光与介质的相互作用，看成是光子和介质中的粒子、准粒子碰撞交换能量的过程。在物理中，粒子的碰撞有两种形式，分别是弹性碰撞和非弹性碰撞。以此类推，光的散射也存在两种类型，分别是弹性散射和非弹性散射。瑞利和米氏散射都属于弹性散射，在弹性散射中，光子和粒子间是没有能量的交换的，光子只改变方向不改变频率大小。但是，移动的散射体所散射的电磁波会产生多普勒效应，能量会稍微改变。散射光谱又可用于确定物质分子与原子的特性。近年来利用强激光可获得受激光散射，更便于进行这种研究与应用。