光學(xué)粒子計數(shù)器是利用丁達(dá)爾現(xiàn)象(Tyndall Effect)來檢測粒子。丁達(dá)爾效應(yīng)是用John Tyndall的名字命名的[1],通常是膠體中的粒子對光線的散射作用引起的。一束明亮的光照在空氣或霧中的灰塵上,所產(chǎn)生的散射就是丁達(dá)爾現(xiàn)象。
/i'078F 當(dāng)折射率變化時,光線就會發(fā)生散射。這就意味著在液體中,汽泡對光線的散射作用和固體粒子是一樣的。米氏理論(Mie Theory)描述了粒子對光的散射作用。
(~=.[Y Lorenz-Mie-Debye理論最早由Gustav Mie提出[2、3],它描述了光是如何朝各個不同方向散射的。具體的散射情況決定于介質(zhì)的折射率、粒子對光的散射作用、粒子的尺寸和光的波長。具體介紹米氏理論的細(xì)節(jié)超出了本文的范圍;但是,有很多公共領(lǐng)域的應(yīng)用都可以用來驗證光是如何散射的[4]。
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3"t]U'f 光的散射情況會隨著粒子尺寸的變化而變化。在粒子計數(shù)器中,米氏理論最重要的結(jié)果以及它對光散射的預(yù)測都與之相關(guān)。當(dāng)粒子尺寸比光的波長要小得多的時候,光散射主要是朝著正前方(圖1a)。而當(dāng)粒子尺寸比光波長要大得多的時候,光散射則主要朝直角和后方方向散射(圖1b)。
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,z| h_vTA MC}t8L= 圖1光的散射與粒子尺寸的關(guān)系
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|}}a '4[=*!hs! 圖2 垂直平面的散射作用
l@4_D;b3o" 光可以看做是沿著傳播方向進(jìn)行垂直振蕩的波。這一振蕩方向就是所謂的偏振。入射光的偏振非常重要。在以前的例子里,光的散射是在入射光的偏振平面內(nèi)進(jìn)行測量的。
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