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光散射光散射的物理过程：大气中的气溶胶粒子和大气分子等散射体，在光的照射下，由于光照射光振荡电磁波的作用，散射体产生极化而感应出振荡的电磁多极子，散射体多极子产生的电磁振荡，便向各个方向辐射出电磁波，形成光散射过程。
与此同时，气溶胶等散射体除了使照射光的能量散射外，往往还吸收部分光能而转换成热能等，这就是散射体的吸收效应。
散射系数： σρβ=ρ是散射粒子浓度，即单位体积内的散射粒子个数，σ是单个粒子的散射系数。
散射界面比： 2re πσλ= 单个粒子的半径为r ，截面积为2r π。
对于大量粒子，设)(r ρ为直径在21~r r 之间的粒子浓度，则在此大量粒子条件下的散射系数为： ⎰=212)()(r r dr r r r e ρβλ 瑞利散射当粒子尺度远小于入射光波长时（小于波长的十分之一），发生的散射现象叫做瑞利散射，是由英国物理学家瑞利勋爵（Lord Rayleigh ）于1900年发现的。
这种散射主要是由大气中的原子和分子，如氮，二氧化碳，臭氧和氧分子等引起的。
特别是对可见光而言，瑞利散射现象非常明显。
无云的晴空呈现蓝色，就是因为蓝光波长短，散射强度较大，因此蓝光向四面八方散射，使整个天空蔚蓝，太阳辐射传播方向的蓝光被大大削减。
与可见光相比，瑞利散射对于红外和微波，由于波长更长，散射强度更弱，可以认为几乎不受影响。
假设n 为散射粒子的光学折射率，且为球形，半径为α，散射粒子与观察点之间的距离为r ，入射光为线偏振光且波长为λ，入射光强为0I ，φ为入射光的电矢量与观测方向的夹角，即散射方位角，θ为散射角。
则单个球形小粒子的散射光强为：)cos sin 1(2116),(222246420φθλαπφθ-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⋅=n n r I I 入射光是自然光时，单个分子的散射光强表示为：)cos 1(218)(22246420θλαπθ+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⋅=n n r I I平行于散射面的散射光强和垂直与散射面的散射光强分别为：222464201116⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-⋅=⊥n n r I I λαπθλαπ222246420//cos 1116⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-⋅=n n r I I瑞利散射的光强角分布如下图所示：入射光为自然光时，瑞利散射光强的角分布a ：电矢量平行于散射面的散射光强分量b ：电矢量垂直于散射面的散射光强分量c ：总散射光强瑞利散射系数为：43/827.0λσA N m ⨯⨯=其中：A ：散射元横截面积()2cm ；N ：单位体积内分子数()3-cm ；λ：光波波长()cm 。
光散射系数
光散射系数是通过纸页中光散射面积（空气和纤维之间的面积）的量来确定的。
光散射系数是散射截面与散射体迎着光传播方向的投影面积之比。
散射是指电磁波通过某些介质时，入射波中一部分能量偏离原来传播方向而以一定规律向其他方向发射的过程。
散射可以用电磁波理论和物质电子理论解释：入射的电场使粒子中的电荷产生振荡，振荡的电荷形成一个或多个电偶极子，它们辐射出次级的球面波，因为电荷的振荡与入射波同步，所以次级波与入射波有相同频率，且有固定的相位关系。
散射系数用来描述大气中各种散射元对辐射通量散射作用的强弱。
当散射颗粒远小于入射辐射的波长时，散射系数与入射辐射波长的四次方成反比；而当散射颗粒与入射辐射波长可以相比拟或远大于入射辐射波长时，散射系数与波长关系不大。
消光系数、吸收系数和散射系数1. 介绍在光学领域中，消光系数、吸收系数和散射系数是用来描述物质对光的相互作用的重要参数。
它们描述了光在物质中的传播和相互作用过程，对于了解光的传播特性以及材料的光学性质具有重要意义。
2. 消光系数消光系数（extinction coefficient）是用来描述光在物质中逐渐衰减和消失的能力。
它表示单位距离内光强的减小程度。
消光系数与物质的吸收和散射过程密切相关。
消光系数可以用数学公式表示为:其中，表示消光系数，表示吸收系数，表示散射系数。
3. 吸收系数吸收系数（absorption coefficient）是用来描述物质对光的吸收能力的参数。
当光通过物质时，一部分光会被物质吸收，而另一部分会被散射或反射。
吸收系数表示单位距离内被吸收的光的强度。
吸收系数可以通过测量光通过物质前后的光强差来确定。
一般来说，吸收系数与物质的浓度、光的波长以及物质的特性有关。
4. 散射系数散射系数（scattering coefficient）是用来描述物质对光的散射能力的参数。
当光通过物质时，一部分光会被物质散射，而另一部分会被吸收或反射。
散射系数表示单位距离内被散射的光的强度。
散射系数可以通过测量光通过物质前后的光强差来确定。
与吸收系数类似，散射系数也与物质的特性、浓度以及光的波长有关。
5. 三者之间的关系消光系数、吸收系数和散射系数之间存在一定的关系。
一般来说，消光系数等于吸收系数与散射系数之和。
在某些情况下，吸收和散射过程可能会相互影响，导致它们之间的关系更加复杂。
例如，在光通过浑浊的液体或颗粒悬浮液时，既存在吸收现象又存在散射现象，此时消光系数的确定需要考虑两者之间的相互作用。
6. 应用消光系数、吸收系数和散射系数在许多领域中都有广泛的应用。
在材料科学中，这些参数对于了解材料的光学性质以及光的传播特性非常重要。
例如，在光纤通信中，需要了解光在光纤中的损耗情况，而消光系数和散射系数可以用来描述光在光纤中的衰减和散射过程。
不同光散射系数的内含与区别杨红英 朱苏康东华大学纺织学院，上海 200051摘要：在物质的三个基本光学参数折射率、光吸收系数和光散射系数之中，散射系数最复杂，一方面源于散射规律的复杂多变，另一方面源于散射系数的多方向性；后者使散射系数在不同应用场合可能具有不同的含义。
然而，很多人对此缺乏正确认识，错用散射系数及其散射规律。
文章从介绍散射系数的方向性入手，对几种常见的不同含义的散射系数进行释义，包括拓展的Lambert定律、Kubelka-Munk理论、瑞利散射定律以及Mie散射定律等规律中的散射系数，建议在不同散射系数前加限定词以利区分，并提出建议用词，同时说明其适用场合。
关键词：散射系数，全散射系数，消光散射系数，后向散射系数，K-M散射系数Differentiating the Scattering CoefficientsYANG Hongying, ZHU SukangCollege of Textiles, Donghua University, Shanghai, 200051Abstract: Scattering coefficient is more complicated than refractive index and absorptioncoefficient due to its multi-direction and the complicated scattering laws. Themulti-direction of it makes different scattering coefficients in different situation, such as inLambert law, Kubelka-Munk theory, Rayleigh scattering theory, Mie scattering theory, andso on. Some non-optics researchers don’t recognize these and misuse them. This papergives detailed explanations of the meanings of scattering coefficients mentioned above byintroducing the directions of them. Meanwhile, more appropriate names for them aresuggested to be used in order that they are more easily understood by any user. At last,examples are given on in what situation which scattering coefficient should be chose to use.Keywords: scattering coefficient，total scattering coefficient， back-scattering coefficient，K-M scattering coefficient引言在物质的三个基本光学参数折射率、光吸收系数和光散射系数之中，散射系数最复杂。
瑞利散射和米氏散射的主要差异全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：瑞利散射和米氏散射是大气中两种常见的光学现象，它们都是光线在大气中与颗粒发生散射而产生的效应，但其机制和特点有很大的不同。
本文将从几个方面对瑞利散射和米氏散射进行比较，以便更好地理解它们之间的区别。
瑞利散射和米氏散射在物理机制上有着明显的不同。
瑞利散射是由于大气分子对光线的散射而产生的，这种散射主要发生在波长比较短的光线（如紫外线、蓝光等）。
而米氏散射则是由于大气中的大颗粒（如水滴、冰晶等）对光线的散射而产生的，这种散射主要发生在波长较长的光线（如红光、红外线等）。
瑞利散射和米氏散射在大气中的发生机制有着明显的不同。
在散射光线的强度上，瑞利散射和米氏散射也有着明显的差异。
瑞利散射的强度与波长的四次方成反比，即短波长的光线散射强度更大。
瑞利散射主要造成天空呈现蓝色，并且太阳在日出和日落时呈现红色。
而米氏散射的强度与波长的四次方无关，因此在日出和日落时，太阳会呈现出更加深红色的现象。
瑞利散射和米氏散射对于气候和环境的影响也有所不同。
由于瑞利散射主要散射波长较短的光线，因此它对大气层的温度有所影响，会导致大气层中的气温呈现上升趋势。
而米氏散射主要散射波长较长的光线，因此对气温的变化影响较小，但其对于大气中颗粒物的传播和扩散有一定的影响。
从观测技术和应用上来看，瑞利散射和米氏散射也有着不同的特点。
由于瑞利散射的波长较短，因此它可以被用于遥感观测大气中的温度和湿度等参数。
而米氏散射的波长较长，主要可以用于遥感观测大气中的颗粒物质浓度和分布等参数。
瑞利散射和米氏散射在物理机制、散射光线强度、气候环境影响以及观测技术等方面都存在着明显的差异。
通过对二者的比较分析，我们可以更好地理解它们在大气光学中的作用和特点，为相关研究提供一定的参考依据。
希望本文能够对读者有所帮助，同时也能够促进人们对大气光学现象的深入研究和探讨。
【以上文字均为创作，仅供参考。
不同光散射系数的内含与区别杨红英 朱苏康东华大学纺织学院，上海 200051摘要：在物质的三个基本光学参数折射率、光吸收系数和光散射系数之中，散射系数最复杂，一方面源于散射规律的复杂多变，另一方面源于散射系数的多方向性；后者使散射系数在不同应用场合可能具有不同的含义。
然而，很多人对此缺乏正确认识，错用散射系数及其散射规律。
文章从介绍散射系数的方向性入手，对几种常见的不同含义的散射系数进行释义，包括拓展的Lambert定律、Kubelka-Munk理论、瑞利散射定律以及Mie散射定律等规律中的散射系数，建议在不同散射系数前加限定词以利区分，并提出建议用词，同时说明其适用场合。
关键词：散射系数，全散射系数，消光散射系数，后向散射系数，K-M散射系数Differentiating the Scattering CoefficientsYANG Hongying, ZHU SukangCollege of Textiles, Donghua University, Shanghai, 200051Abstract: Scattering coefficient is more complicated than refractive index and absorptioncoefficient due to its multi-direction and the complicated scattering laws. Themulti-direction of it makes different scattering coefficients in different situation, such as inLambert law, Kubelka-Munk theory, Rayleigh scattering theory, Mie scattering theory, andso on. Some non-optics researchers don’t recognize these and misuse them. This papergives detailed explanations of the meanings of scattering coefficients mentioned above byintroducing the directions of them. Meanwhile, more appropriate names for them aresuggested to be used in order that they are more easily understood by any user. At last,examples are given on in what situation which scattering coefficient should be chose to use.Keywords: scattering coefficient，total scattering coefficient， back-scattering coefficient，K-M scattering coefficient引言在物质的三个基本光学参数折射率、光吸收系数和光散射系数之中，散射系数最复杂。
通常，折射率和吸收系数在不同的场合含义保持不变，尽管吸收系数可能采用不同单位，而散射系数则不然。
拓展的朗伯特（Lambert）定律、库别尔卡-孟克（Kulbelka-Munk，简称K-M）方程、瑞利（Rayleigh）散射定律以及米（Mie）散射定律等等都含有散射系数，这些散射系数的含义是否相同？如不同，其区别何在？尽管涉及散射系数和散射定律的科技文献很多，但极少有对其所使用的散射系数的含义加注说明，一些文献中即使同时使用不同含义的散射系数也不加区别，其中包括物理专业书籍，加之某些领域的专业图书的译著翻译得不确切甚至错误，因此，很多非光学领域的科技工作者对散射系数及其规律缺乏正确的认识，相关科技文献中错用散射系数和散射定律的现象普遍存在。
鉴于此，本文对几个最常见的散射系数的内含给予解释，并建议在“散射系数”前增加适当的限定语以区别之，同时举例说明其适用场合，以利人们正确理解和选用恰当的光散射相关定律解决更多的实际问题。
1．光散射系数的方向性欲区别不同含义的光散射系数，首先必须正确理解光散射系数的方向性。
众所周知，光散射是使光线偏离原来的传播方向而散开到所有的方向，因此，光散射具有多向性，散射系数也就具有方向性，9192当属矢量而非标量。
散射系数的复杂性即源于其方向多样，并且不同方向散射系数的量值不同、定量化难度大，因为散射规律复杂多变，既便是球形散射颗粒，也会随无因次颗粒尺寸参数λπα/2r =（r为颗粒半径，λ为光波波长）的不同而呈现不同的散射规律，或瑞利散射，或Mie 散射，抑或夫琅和费衍射，等等。
图1是折射率为1.33的不同粒径颗粒的散射光强矢极图，它有助于对散射多向性和复杂性的理解。
图1 折射率为1.33的不同粒径颗粒散射光强矢极图Fig.1 Vector-polar graphs of the scattering intensities of several particles with differentα关于散射系数的方向性，以单个颗粒为例说明。
设散射颗粒位于坐标原点，入射光沿Z 轴正方向传播，入射光波可表示为)(kz wt i i ae u −=，其中a 为振幅，ω为圆频率，k 为波矢常数。
在远离散射体的A 点的散射光波为u s ，其波源即散射体，如图2所示。
图中，r 为散射光观察点于散射体的距离，散射角为θ，观察点与Z 轴组成的平面为散射面，φ为方位角。
散射光的强度即可表示为022),(I rk i I s φθ= （1）式中i(θ,φ)为强度函数，它是与散射方向有关的无因次函数，由无因次参数α、散射角θ、方位角φ和颗粒相对周围介质的折射率m 确定。
散射系数也是强度函数i(θ,φ)的函数[1, 2]，因此，散射系数是具有多方向性且量值随方向变化的矢量。
故而，在不同应用场合，其内含可能不同，下面解释几种最常见的散射系数。
2． 不同光散射系数的内含与区别2.1 拓展的Lambert 定律中的散射系数 当光束穿过介质时，由于吸收和散射，使光在前进方向上的强度减弱，对于相分布均匀的材料，其衰减程度符合指数规律，即[3, 4])exp(])(exp[x I x s a I I o o τ−=+−= （2）式中I o 为入射光强，I 为光束通过厚度为x 的介质后在光前进方向上的剩余强度，a 为吸收系数，s为散射系数，吸收系数和散射系数之和对单个颗粒而言为其消光系数，对一个体系而言即衰减系数，在颗粒悬浮体系中则常称为浊度τ。
本文称式（2）为拓展的Lambert 定律。
事实上，当s ＝0，a ≠0，即只有光吸收而无光散射时，公式（2）即简化成广为应用的Lambert 吸收定律；当a ＝0，s ≠0，即只有光散射而无光吸收时，公式（2）即成为有些文献上称之的散射定律。
显然，此定律中的散射系数是材料在散射角θ＝0°的散射系数；比照“全散射”的概念，不93妨称之为全散射系数。
当然，严格地讲，所谓“全散射”实际上不包括也不可能包括光前进方向上（θ＝0°）的散射光，从这层含义上讲，称散射角θ＝0°的散射系数为消光散射系数似乎更为确切。
因此，建议称这类散射系数为全散射系数或消光散射系数。
2.2 Kubelka-Munk 理论中的散射系数K-M 理论的模型为无限宽阔的片状材料，如薄膜、纸张、织物、漆层等，假设其光学作用不受边缘影响；厚度X 远大于吸收和散射光的异质颗粒尺寸；从光学观点看，整个系统相分布均匀；膜层上表面的入射光为散射光，光在此介质内的传播方向或所谓光通道有两个：向下散射通道和向上散射通道，如图3所示[5,6,7]。
图3 Kubelka-Munk 模型 Fig. 3 Kubelka-Munk modal 取任意深度处厚度为dx 的单元，设下行通道的光强为i ，上行通道的光强为j 。
上行光通量j分别因吸收效应（以吸收系数K 表征）和散射效应（这里以散射系数S 表征），按Kj dx 和Sj dx而逐渐减少；上行光通量i ，也按Ki dx 和Si dx 减少。
因此，通过dx 单元层的向上总光通量dj和向下总光通量di 分别为()dx Si dx j S K dj ⋅+⋅+−= （3）()dx Sj dx i S K di ⋅+⋅+−=− （4）定义R r ＝j/i ，解微分方程，代入边界条件：x ＝0时，R r ＝R g （基底反射比）；x ＝X 时，R r ＝R（膜层反射比），可得K-M 理论的基本形式：)coth )coth (1bSX b R a bSX b a R R g g +−−−= （5）式中a ＝K/S +1，b ＝(a 2-1)1/2。
当膜层厚度X 增加到一定程度，背景效应消失，得到简化形式：∞∞−=R R S K 2)1(2 和 SK S K S K R 2)(12+−+=∞ （6） 联立式（3）、（4）解微分方程组，还可得到膜层的（半球）反射比R 和（半球）透射比TbSX b bSX a b T bSX b bSX a bSXR cosh sinh cosh sinh sinh +=+=（7） 方程（6）被广泛应用于颜色领域，很多文献就直接以方程（6）作为K-M 方程。
分析K-M 模型可知：K-M 理论中的散射系数是将无限宽广的薄膜放在图2中XY 平面上作为散射源，散射角θ＝0°～90°所对应的散射系数，也即材料的后向散射的散射系数。
建议称散射角θ＝0°～90°所对应的散射系数为后向散射系数，相应地，称散射角θ＝90°～180°所对应的散射系数为前向散射系数。
如此，K-M 理论中的散射系数就是后向散射系数，也可直接称之为K-M 散射系数。
942.3 其它散射系数瑞利散射，瑞利－更斯散射，Mie 散射等是针对单个颗粒的散射规律，但当体系为不相关单散射，即分散在均匀介质中的微小颗粒（或散射体）之间的距离足够大，一个颗粒的散射不会因为其它颗粒的存在而受到影响，并且体系中每一个散射颗粒都暴露于原始入射光线中，仅对原始的入射光进行散射，此时，上述散射规律依然适用，体系的散射光强和散射系数分别等于所有散射体相应量之和。
对于复散射体系，由于散射光强与散射颗粒数的简单正比关系不复存在，目前用数学处理这类问题还很困难。
