大气气溶胶粒子散射特性研究

本书主要介绍均匀球形、分层球形、均匀旋转对称椭球形、圆柱体、切比雪夫形及簇团气溶胶粒子对平面波的散射特性，分析不同因素对其散射参量的影响，包括散射强度、微分散射截面和散射相函数随散射角的变化，以及散射效率因子、吸收效率因子和消光效率因子随粒子尺度参数的变化。书中运用蒙特卡罗方法，讨论具有一定浓度分布雾霾的光辐射传输特性，比较不同介质占比、不同入射波长对雾霾辐射传输特性的影响。针对不同混合簇团组成的雾霾结构，讨论其透过率和反射率随传输距离的变化情况。此外，本书介绍矢量有形波束（贝塞尔波束和拉盖尔-高斯波束）照射均匀球形粒子和分层球形粒子散射特性，计算矢量有形波束与雾霾组分气溶胶粒子散射的微分散射截面随散射角的变化。

目录
前言
符号对照表
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 研究进展 2
第2章 大气气溶胶粒子的物理特性和基本散射理论 5
2.1 大气气溶胶粒子的物理特性 5
2.1.1 大气气溶胶粒子的粒径分布函数 5
2.1.2 大气气溶胶粒子的复折射率和反演方法 8
2.2 基本光学参数 9
2.2.1 光学截面与效率因子 9
2.2.2 斯托克斯矢量和穆勒矩阵 10
2.2.3 不对称因子 12
2.3 单个大气气溶胶粒子散射的基本理论 13
2.3.1 瑞利散射 13
2.3.2 米氏散射 14
2.3.3 几何光学近似 17
2.3.4 T矩阵方法 19
2.3.5 离散偶极子近似法 21
第3章 单个气溶胶粒子对平面波的散射特性 23
3.1 均匀球形和分层球形气溶胶粒子散射特性 23
3.1.1 单个分层球形气溶胶粒子的米氏理论 23
3.1.2 均匀球形和分层球形气溶胶粒子散射特性比较 26
3.2 单个均匀旋转对称气溶胶粒子散射特性 30
3.2.1 椭球气溶胶粒子散射特性 31
3.2.2 一般旋转对称非球形气溶胶粒子散射特性的数值计算 36
3.3 非规则气溶胶粒子散射特性 50
3.3.1 双球气溶胶粒子散射特性 51
3.3.2 水滴形气溶胶粒子散射特性 57
3.3.3 含水层气溶胶粒子散射特性 65
第4章 簇团气溶胶粒子散射特性 72
4.1 簇团理论发展概述 73
4.2 多球粒子散射特性 74
4.2.1 GMMT原理 74
4.2.2 多球粒子散射强度的数值计算 80
4.3 雾霾组分随机簇团气溶胶粒子的散射特性 83
4.3.1 簇团粒子的理论模型 83
4.3.2 雾霾组分随机簇团气溶胶粒子散射特性的数值计算 84
4.4 各种簇团的散射特性 88
4.4.1 单一介质簇团散射特性 88
4.4.2 混合组分簇团散射特性 100
4.4.3 含水层簇团散射特性 105
4.5 激光在雾霾中的传输特性 112
4.5.1 气溶胶的粒径分布模型 113
4.5.2 蒙特卡罗方法求解辐射传输方程 114
4.5.3 激光在雾霾中的斜程传输 119
4.5.4 不同浓度及组分雾霾激光传输 119
4.5.5 不同能见度光在雾霾中的辐射传输计算 125
第5章 单个雾霾组分球形气溶胶粒子对有形波束的散射特性 128
5.1 有形波束与球形气溶胶粒子散射原理 128
5.1.1 广义洛伦茨-米氏理论原理 128
5.1.2 波束因子的计算 132
5.2 单个雾霾组分球形气溶胶粒子对高斯波束的散射特性 134
5.2.1 高斯波束的球形气溶胶粒子散射波束因子计算 134
5.2.2 单个雾霾组分均匀球形气溶胶粒子对高斯波束的散射特性 136
5.2.3 均匀球形和分层球形气溶胶粒子对高斯波束散射特性的比较 138
5.3 单个雾霾组分气溶胶粒子对贝塞尔波束的散射特性 139
5.3.1 贝塞尔波束的球形粒子散射波束因子计算 140
5.3.2 单个雾霾组分均匀球形气溶胶粒子对贝塞尔波束的散射特性 143
5.3.3 均匀球形和分层球形气溶胶粒子对贝塞尔波束散射特性的比较 145
5.4 单个雾霾组分气溶胶粒子对拉盖尔-高斯波束的散射特性 149
5.4.1 拉盖尔-高斯波束的球形气溶胶粒子散射波束因子计算 149
5.4.2 单个雾霾组分均匀球形气溶胶粒子对拉盖尔-高斯波束的散射特性 155
5.4.3 均匀球形和分层球形气溶胶粒子对拉盖尔-高斯波束散射特性的比较 157
参考文献 161
缩略语对照表 166