基于Mie散射理论的MATLAB球形粒子光学特性分析工具箱

资 源 简 介

该MATLAB项目实现球形粒子Mie散射计算，支持散射/吸收/消光效率因子自动求解，根据粒子尺寸和波长参数计算相对尺度参数，并提供多种可视化分析功能。

详 情 说 明

基于Mie散射理论的球形粒子光学特性分析系统

项目介绍

本项目设计并实现了一个完整的Mie散射计算分析系统，基于经典的Mie散射理论，用于计算和分析球形颗粒的光学特性。系统能够精确计算球形粒子在电磁波照射下的散射、吸收和消光效率，并提供了丰富的可视化功能，适用于气溶胶、胶体颗粒、大气颗粒物等领域的科学研究与工程应用。

功能特性

• 核心计算功能：基于Mie散射理论计算球形颗粒的散射、吸收和消光效率因子
• 参数自动计算：根据输入的粒子尺寸和波长参数自动计算相对尺度参数
• 材料支持：支持多种材料复折射率的建模和计算
• 角分布分析：可输出角分布散射强度模式，分析散射光的方向分布特性
• 结果可视化：提供多种可视化图表展示不同参数下的散射特性曲线
• 精度控制：支持计算精度参数的调整，满足不同精度需求的计算场景

使用方法

1. 参数设置：在程序中设置以下输入参数：

- 粒子直径（单位：μm） - 入射光波长（单位：μm） - 介质折射率（实数） - 粒子材料复折射率（实部+虚部） - 角度范围参数（用于角分布计算） - 计算精度控制参数

1. 执行计算：运行主程序开始Mie散射计算

1. 结果获取：系统将输出以下计算结果：

- 散射效率因子、吸收效率因子、消光效率因子（无量纲） - 不对称因子（无量纲） - 角分布散射强度矩阵 - 复折射率计算验证结果 - 相对尺度参数计算结果 - 可视化的散射特性曲线图

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 支持复数和特殊函数计算的MATLAB环境
• 推荐内存：4GB及以上
• 磁盘空间：至少100MB可用空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心功能模块，包括Mie散射理论算法的完整实现、复折射率数值计算处理、贝塞尔函数与汉克尔函数的数值计算方法。该文件整合了参数输入处理、相对尺度参数自动计算、光学效率因子求解、角分布散射强度计算以及结果可视化展示等主要功能，提供了从数据输入到结果输出的完整计算流程。