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激光粒度分布儀是基于顆粒對(duì)光的散射原理,即光與顆粒之間的相互作用以及顆粒對(duì)入射光的散射規(guī)律(Mie散射理論)實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒的粒度測(cè)試。普通物理中說(shuō),光在純凈的透明介質(zhì)中將沿直線傳播,但當(dāng)介質(zhì)中存在顆粒、液滴或氣泡時(shí)光束將改變?cè)瓉?lái)的傳播方向,而向四周散射。
當(dāng)一束平行光照射到帶小孔的屏幕時(shí),將在小孔的后面產(chǎn)生艾里斑,而艾里斑分布,與小孔的大小密切相關(guān),孔徑大的所生成的艾里斑的第一個(gè)亮環(huán)靠近中心,孔徑小的所生成的艾里斑的第一個(gè)亮環(huán)遠(yuǎn)離中心(Δθ=1.22λ/d),這就是著名的小孔衍射理論——夫郎和費(fèi)衍射理論。
依據(jù)巴卑涅原理,光路中的顆粒、液滴或氣泡如同小孔一樣,符合夫郎和費(fèi)衍射理論,但夫郎和費(fèi)衍射理論只是Mie散射理論在顆粒粒徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于入射光波長(zhǎng)(d >>λ)的近似解,Mie理論則是對(duì)處于均勻介質(zhì)中的各向均勻同性的單個(gè)介質(zhì)球在單色平行光照射下的麥可斯韋方程邊界條件的嚴(yán)格數(shù)學(xué)解。隨著科技的進(jìn)步,激光粒度儀是否完全采用Mie散射理論已成為一種標(biāo)志。HYL系列激光粒度儀就是完全建立在Mie散射理論的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。
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