[科普中国]-散射系数

简介

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。

最简单的散射系数有：θ=0°的全散射系数或消光散射系数，θ=0°～90°的后向散射系数，以及=90°～180°的前向散射系数。当然，前向散射系数很少应用。拓展的Lambert定律中的散射系数是材料的消光散射系数；K-M理论中的散射系数是材料的后向散射系数，可称为K-M散射系数；而瑞利散射定律、Mie散射理论等通常给出的也是消光散射系数，可用于单个颗粒，也可用于不相关单散射体系的。根据实际问题的具体需要，选用正确的散射系数和散射定律。

背景知识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。在大气散射过程中，散射粒子的尺度范围很大，从气体分子（约10-4μm）到气溶胶（约1μm）、小水滴（约10μm）、冰晶（约100μm），以及大雨滴和雹粒（约1cm）。通常以尺度数α=2π/λ作为判别标准，其中r为粒子半径，λ为波长。

按α的大小可以将散射过程分为三类：

(1)α