nr 1.321 1.317 1.312 1.306 1.296 1.279 1.242 1.142 1.371 1.400 1.351 1.332 1.325 1.265 1.317 1.291 1.262 1.218
冰
ni 2.0410-5 3.810-4 1.1310-4 1.6110-3 3.0810-4 5.7110-4 8.0210-4 0.0123 0.2273 0.0163 0.0124 0.0330 0.0133 0.0167 0.0491 0.0369 0.0365 0.0413
nr 1.295 1.293 1.292 1.291 1.282 1.258 1.206 1.152 1.130 1.422 1.327 1.280 1.247 1.235 1.221 1.219 1.210 1.152
F0
F~scat scat F0
因为sc的量纲是[L2]，故称为 散射截面，它是一个等效截面， 表示粒子散射光的总能量等于 数值为sc的一块面积从入射光 中截取的能量，因此它反映了 粒子的散射本领。
对 3的各条光线，它们对散射光的总贡献不超过百分之几， 但在某些角度会变得相当集中，因此可以形成虹（ = 3）或霓 （= 4）。
介质球表面光线的衍射、反射和透射
L
在 总 散 射 m = 1.33
光中所占 的比重
m =1.50
散射角
偏振状态
0
1
2
3
0.5
0.033
0.442
0.020
0.5
0.081
1
一、粒子光学参量
指真空中的光速c与在气溶胶物质中的光速Vp之比。
n C /Vp
复折射指数（折射率）
n nr - ini
2
水和冰的复折射指数
水
(μm) 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550 0.600 0.650 0.700 0.750 0.800 0.850 0.900 0.950 1.0 1.2
大气气溶胶光学特性
电磁辐射投射到气溶胶粒子时，辐射将如何变化？
电磁辐射投射到气溶 胶粒子时，一部分能 量被粒子拦截吸收而 转化为内能，其余 （反射、衍射、透射） 的能量以球面波的方 式向各个方向散射。
光线在气溶胶粒子表面反射、折 射和衍射的各种路径。
对于擦过球边上的光线 （ = 0），由于球表面 的衍射，它将折向球的 几何阴影区。总衍射光 等于投射到粒子横截面 上的总光通量，此结果 与粒子的形状、性质无 关。这也是大粒子Qsc = 2的原因。当粒子没有吸 收时，衍射光恰好占散 射光的一半。衍射光基 本上都集中于前向.
nr 1.396 1.362 1.349 1.343 1.339 1.337 1.335 1.333 1.332 1.332 1.331 1.330 1.329 1.329 1.328 1.327 1.327 1.324
冰
ni
nr
8.310-7 1.9910-6 9.1810-6
1.302 1.302 1.298
nI 1.110-7 3.3510-8 1.610-8 6.510-9 1.8610-9 1.0210-9 1.0010-9 1.9610-9 1.0910-8 1.6410-8 3.3510-8 1.5610-7 1.2510-7 2.9310-7 4.8610-7 2.9310-6 2.8910-6 9.8910-6
(μm) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
水
nI 1.3810-4 8.5510-5 1.1510-4 1.110-3 2.8910-4 9.5610-4 3.1710-3 0.115 0.272 0.0094 0.0046 0.0134 0.0124 0.107 0.032 0.0343 0.0399 0.0508
p( , ) 4π ( , ) /sc
相函数是一个无因次量，并且满足归一化条件：
1 4π
4π
p(
,
)d
1
对于瑞利散射：
单次散射反照率：表示散射在总消光中所占的比重。
Qscat scat
Qext
ext
非对称度因子g，是cos以散射函数为权重的平均值。
cos() (,)cos d (,)d
2 x2
(2m
m 1
1)Re(am
bm )
m(x ) m(x )
(2n (2n
1) (x) n 1 x
1) (x) n 1 x
n2(x ) n2(x )
0(x) sinx,
0(x) i exp(ix),
1(x)
sin x
x x2
cos x
1(x )
i x
x
exp(ix )
5
相函数p(,) ：是某个方向的散射能力与平均散射能力之比。
0.364
0.043
~ 0 同入射光
80 ~ 120 偏振
~ 0 同入射光
137~180
4 0.003
>5 0.002
0.003 0.004
弹性散射——散射波长等于入射波长。 准弹性散射——多普勒加宽效应，入射电磁波频率发生迁移。 非弹性散射——散射波长与入射波长不等，（拉曼,荧光）。
拉曼散射是光散射后频 率发生改变，频率对称 分布在入射频率两侧。 荧光散射是分子吸收能 量后，再由于碰撞释放 能量时产生。
sc 4π (,)d
一般来说，散射
截面和粒子真正
的几何截面并不
相等。
Q
sc
π
scat
r2
2r 3
F~abs abs F0
Q
abs
abs πr 2
Qe散射：
对于米散射：
Qsc
2 x2
(2m
m 1
1)(am 2
bm 2)
Qex
6
kext ()
二、粒子群光学参量
单位体积中各个粒子消光截面之和称为体积消光系数。
若单位体积中有N 个独立散射的粒子，引用独立散射条件下 总散射是各粒子散射之和的原理，令单位体积中各个粒子散 射截面之和为体积散射削弱系数ksc(m2/m3):
光线在气溶胶粒子表面反射、折 射和衍射的各种路径。
直接从球表面反射的光 线（= 1）只占总散射 光的百分之几，但往往 有很高的偏振度，这些 光主要集中在散射角 80 ~ 120.
经过两次折射而从球中 穿透的光线（ = 2） 占了散射光很大一个比 重，其具体数字和介质 的折射率有关，这种光 线主要集中于前向，其 偏振状态和入射光相同。