MATLAB球形壳层纳米颗粒散射特性计算系统

资 源 简 介

基于Mie散射理论开发，支持计算多层球形纳米颗粒的散射、消光、吸收系数等参数。提供图形界面与命令行操作，可自定义尺寸、层数和材料属性，适用于纳米光学研究与教学。

详 情 说 明

球形壳层纳米颗粒散射特性计算与分析系统

项目介绍

本项目基于经典的Mie散射理论及其多层球扩展解，实现球形壳层纳米颗粒（多层介质球）电磁散射特性的高效计算与分析。系统能够精确计算多层球结构在平面波入射下的散射场、效率参数和角分布特性，为纳米光学、颗粒表征、生物传感等领域的研究提供可靠的理论计算工具。

功能特性

• 核心物理参数计算：精确计算散射系数矩阵、消光效率、散射效率、吸收效率等关键参数
• 多层结构支持：支持任意层数的球形壳层结构，每层可独立设置半径和材料属性
• 灵活输入配置：支持自定义颗粒尺寸、材料复折射率、入射波长、环境介质等参数
• 双模式操作：提供图形用户界面和命令行两种操作模式，满足交互式学习和批量计算需求
• 高级分析功能：包含散射效率谱分析、角分布可视化、参数敏感性分析等拓展功能
• 高精度算法：采用递推算法稳定计算各阶散射系数，确保数值计算的准确性和收敛性

使用方法

图形界面模式

运行主程序后选择GUI模式，通过可视化界面输入参数：

1. 设置壳层数量和各层半径（纳米单位）
2. 配置各层材料参数（复折射率或介电常数）
3. 指定入射光波长范围或离散波长值
4. 设置环境介质折射率和计算精度参数
5. 执行计算并查看结果图表和数据导出

命令行模式

通过脚本调用核心计算函数，适合批量处理： % 设置参数结构体 params.layers = 2; params.radius = [50, 80]; % 各层半径 params.material = [1.5+0.1i, 2.0+0.01i]; % 各层复折射率 params.wavelength = 400:10:700; % 波长范围 % 调用计算函数 results = calculate_scattering(params);

系统要求

• 操作系统：Windows 7/10/11，Linux，macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存需求：建议4GB以上内存，复杂计算需8GB以上
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括用户交互界面控制、参数输入验证、多层Mie散射计算引擎调用、结果数据后处理以及可视化图表生成。该文件实现了图形界面与命令行两种操作模式的统一调度，确保计算流程的完整性和结果输出的多样性，同时提供误差控制和计算进度监控功能。