光散乱パターン計算 光沢のある金属粒子の取扱い

質問

10nm～5mmの金属粒子やガラス球の633nmHe-Neレーザによる光散乱パターンを理論的に計算する場合、粒子表面の光沢はどのように考慮すればよいでしょうか？粒子が波長に比べて十分大きくなると、反射による影響が大きくなって、後方への散乱光強度が大きくなるように思うのですが。。。ご教授くださいませ。

回答No.1

walkingdic

>10nm～5mmの金属粒子やガラス球の633nmHe-Neレーザによる光散乱パターンを理論的に計算

どういう計算をするつもりなのでしょうか。。。。
少なくとも波長オーダー以下ならば「光沢」なんて概念はでてきませんよ。
波長オーダー以下ならばレイリー散乱式ベースで計算するんですね。
それ以上ならばミー散乱、そして十分に粒子が大きい場合には、まともに表面で反射するモデルと使い分けなければだめでしょう。

補足

本質問の目的は、日ごろ光散乱式の粒子径測定装置を使用していて、常々持っていた疑問です。

まず、回答いただいた内容について、一部、私の理解と異なる部分があるので確認させてください。

粒径パラメータ0.3程度以下（波長の1/10程度以下）がレイリー散乱でマクスウェル電磁方程式の近似解で得られるんですよね。粒径パラメータ300程度まではマクスウェル電磁方程式の厳密解でミー散乱理論（650nmレーザ使用の場合は、粒子径50um程度）。レイリーもミーも元は同じ。それ以上の粒子径はフラウンフォーファ回折と反射が支配的、との理解です。

光沢ある粒子...についてですが、たとえば、光散乱式粒子径装置の検査用サンプルとして、数ミクロン～数ミリのガラスビーズが市販されています。数１０ミクロン以下はミー散乱領域の粒子径であり、散乱光パーターンの計算には相対屈折率が必要です。

これらのサンプルを測定する際に、装置に入力する複素屈折率の虚数項に何らかの考慮が必要か？と考えました。表面反射も吸収と同じく、透過光の減衰に関与しているためです。回答から理解するに、Mie散乱の粒子径では光沢の概念は捨て、粒子種類による反射率の変化を考慮する必要な無し、という理解でよいのでしょうか？