Mie散射代码

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Mie散射代码

详 情 说 明

Mie散射理论是研究光与球形粒子相互作用的重要工具，其计算模型在气溶胶监测、生物细胞分析和大气物理等领域有广泛应用。该理论本质上是对麦克斯韦方程组在球坐标系下的精确解，当电磁波遇到介电常数突变的球形边界时，通过分离变量法可以得到严格的级数解。

典型Mie散射计算包含以下几个关键步骤：首先需要构建球面波函数展开式，将入射平面波表示为矢量球谐函数的叠加；然后利用边界连续性条件建立系数方程组；最后通过递推算法计算散射场的展开系数。计算过程中需特别注意级数收敛性问题，粒径参数越大所需截断项数越多。

现代计算实现中通常会优化几个核心环节：使用对数导数法提高贝塞尔函数计算的数值稳定性；采用向下递推避免大参数时的精度损失；对消光效率因子等物理量进行归一化处理。值得注意的是，当粒子尺寸远小于波长时，Mie理论会自动退化为瑞利散射近似。