激光粒度分布儀是基于顆粒對(duì)光的散射原理講解2頁(yè)

1、原理激光粒度分布儀是基于顆粒對(duì)光的散射原理，即光與顆粒之間的相互作用以及顆粒對(duì)入射光的散射規(guī)律(Mie散射理論)實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒的粒度測(cè)試。普通物理中說(shuō)，光在純凈的透明介質(zhì)中將沿直線(xiàn)傳播，但當(dāng)介質(zhì)中存在顆粒、液滴或氣泡時(shí)光束將改變?cè)瓉?lái)的傳播方向，而向四周散射。 當(dāng)一束平行光照射到帶小孔的屏幕時(shí)，將在小孔的后面產(chǎn)生艾里斑，而艾里斑分布，與小孔的大小密切相關(guān)，孔徑大的所生成的艾里斑的第一個(gè)亮環(huán)靠近中心，孔徑小的所生成的艾里斑的第一個(gè)亮環(huán)遠(yuǎn)離中心（=1.22/d），這就是著名的小孔衍射理論夫郎和費(fèi)衍射理論。依據(jù)巴卑涅原理，光路中的顆粒、液滴或氣泡如同小孔一樣，符合夫郎和費(fèi)衍射理論，但夫郎和費(fèi)衍射理論只是M

2、ie散射理論在顆粒粒徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于入射光波長(zhǎng)（d ）的近似解，Mie理論則是對(duì)處于均勻介質(zhì)中的各向均勻同性的單個(gè)介質(zhì)球在單色平行光照射下的麥可斯韋方程邊界條件的嚴(yán)格數(shù)學(xué)解。隨著科技的進(jìn)步，激光粒度儀是否完全采用Mie散射理論已成為一種標(biāo)志。我公司的激光粒度儀就是完全建立在Mie散射理論的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。Mie散射理論 嚴(yán)格的光散射電磁場(chǎng)理論利用光的電磁波性質(zhì)，應(yīng)用麥克斯韋方程對(duì)散射顆粒形成的邊界條件求解，可以得到各個(gè)光散射物理量，但嚴(yán)格求解受諸多因素的影響很難得到精確的結(jié)果。Mie散射理論則是對(duì)處于均勻介質(zhì)中的各向同性的單個(gè)球形顆粒在單色平行光照射下的麥克斯韋方程邊界條件的嚴(yán)格數(shù)學(xué)解，其結(jié)論如下：

3、式中y為散射顆粒到觀察點(diǎn)之間的距離， I0 為入射光的強(qiáng)度，i1和i2稱(chēng)為強(qiáng)度函數(shù)，它與顆粒直徑、入射光波長(zhǎng)、相對(duì)折射率m和散射角 有關(guān)，其定義如下： 上式中的，和分別為： 式中和是關(guān)于貝塞爾函數(shù)和漢克爾函數(shù)的函數(shù)，P為締合勒讓德函數(shù)，d為顆粒的直徑根據(jù)上面的公式，我們可以得出激光粒度儀在各個(gè)角度下的散射光強(qiáng)是不同的，光電接受器上任何一個(gè)光電池所接受到的散射光能也因此而有所不同，將Is積分即可求得米氏散射時(shí)任一光電池上所接受到得光能量為： 對(duì)實(shí)際的粉體，因?yàn)槠溆卸喾N大小不等的顆粒組成，其光能分布為： 式中C為常數(shù)，在歸一化數(shù)據(jù)處理中忽略不計(jì)，Wi為第i中大小的粒徑所占粉體總體積的百分含量。整理后可簡(jiǎn)單寫(xiě)成矩陣形式為：E=TW，式中的T為光能分布系數(shù)，即第ni（n為行，i為