• 締切済み

光散乱パターン計算 光沢のある金属粒子の取扱い

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。

みんなの回答

  • walkingdic
  • ベストアンサー率47% (4589/9644)
回答No.1

>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。

cairvine
質問者

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?

関連するQ&A

  • 光の散乱と乱反射の違い

    過去の質問↓も見たのですが、よくわからなかったので教えてください。 http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2119783.html 20年近く前に高校の化学の先生に「散乱と乱反射を混同してはいけない。散乱というのは光が電子と複雑な相互作用をして…」と習った記憶があります。 それ以来、私は「波長依存性があるもの…散乱、ないもの…乱反射」という基準を(たぶん先生が言ったのでなく勝手に)作って区別していました。 レイリー散乱は空が青いことに関係あるそうですから、波長依存性があるので、一応私の基準に合致するのですが、 「チンダル現象はコロイド粒子によって光が散乱する」という記述を多く見かけるので、私の基準は間違っているような気がしてきました。 どのようにして光の散乱と乱反射は判別すればよいのでしょうか?

  • 動的光散乱法での散乱強度分布

    大学で動的光散乱法によって金属ナノ粒子の粒子径を測定する実験を行いました。 その際に粒子径の分布として横軸が粒子径[nm]、縦軸が散乱強度[%]のグラフが得られましたが、 この散乱強度とはどういったものなのですか? 例えば半径1nmの粒子が100個、半径50nmの粒子が10個ある場合、 個数分布では半径1nmの方が多くなりますが、体積分布では半径50nmの粒子の方が多く表されます。 これは体積は半径の3乗に比例するので、粒子径の大きいものほど影響が大きくなるからですが、 散乱強度分布で表された場合はどうなるのですか? 散乱断面積に比例するような気がするのですが合っているでしょうか? すみませんが、ご教授お願いします。

  • 回折限界

    幅200nm、高さ200nm、周期400nmの溝構造に対し 斜め上方から波長337nmのレーザーを照射したとします。 回折限界を考えると、337nmの波長の光は 溝と溝の間(200nm)には入り込まないと考えられます。 (この場合、近接場光は考慮していません) ここで質問なのですが、溝と溝の間の部分の 337nmの波長の光はどこにいったのでしょう? 溝の上の部分に当たった光は吸収、反射や散乱が考えられますが、 溝と溝の間は物質は無いため、吸収、反射や散乱はないと考えられます。上記のように溝と溝の間にも入り込むことができないはずです。 どのような理解をすればいいか分かる方がいれば ご教示ください。

  • 近赤外領域での水の吸光係数

    市販の3波長型近赤外線水分計を使って、ゲルの含水率測定を行っています。 含水率の測定自体は問題はなく、現在理論的な裏づけを取るために光路シミュレーションなどを行う必要がある状況です。 そこで、純水における近赤外線(波長域1200nm~2000nm)の吸光係数を知りたいのですが、どなたか文献をご存知な方はいらっしゃいませんでしょうか? 手元にある水分計でも各波長の受光強度がわかるので、金属の皿に純水を入れて反射光強度を測定し、水の深さと水を入れない状態での反射光強度から算出しては見たのですが、値が0.1とか0.2とかで非常に怪しい感じでした。

  • 金属光沢除去フィルターの原理

    硬貨の上に1/4λ板と偏光板を載せます(下から硬貨、1/4λ板、偏光板の順番です) 偏光板を通って、机の反射光と硬貨の反射光が目に見える状態です。 このとき、1/4λ板と偏光板の偏向方向を45度にする(円偏向するようにする)と硬貨の反射光だけが遮断されます。 机からの散乱光は透過するのに、金属光沢のみが遮断されます。 これはスマホでも使われているらしいのですが、原理がよくわかりません。 分かる方はいないでしょうか?? よろしく御願いします。

  • やっぱりレイリー散乱

    レーザ光の波長と散乱粒子の大きさに関わる粒径パラメータ α=πD/λ λはレーザ光の波長、Dは粒子の直径 レイリー散乱はα<0.4の範囲とされているようですが,なぜに0.4なのでしょうか?α=0.4は何散乱になるのでしょうか?

  • No.85432のやっぱりレイリー散乱について

    レーザ光の波長と散乱粒子の大きさに関わる粒径パラメータ α=πD/λ λはレーザ光の波長、Dは粒子の直径 レイリー散乱はα<0.4の範囲とされているようですが,0.4はどこからでできたのですか。 α=0.4 は何散乱かという意味がないといっても0.4になったらどう考えるべきでしょうか? そもそも粒径パラメータとは何でしょうか?

  • 植物の葉は何故、緑色を嫌うのでしょうか?

      植物の葉は、緑色です。 これは、植物の葉が、緑色を反射・散乱していることを示しています。 言葉の、遊びかもしれませんが、緑色を嫌っているとも、とらえることが出来ると思います。 可視光線 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%AF%E8%A6%96%E5%85%89%E7%B7%9A 紫 380~450 nm 青 450~495 nm 緑 495~570 nm 黄色 570~590 nm 橙色 590~620 nm 赤 620~750 nm となっています。 つまり、緑 495~570 nmの電磁波を反射・散乱している事を示していると言えるわけです。 そこで、疑問なのですが、植物の葉は、どうしてこの波長の電磁波を反射・散乱しているのでしょうか? 葉緑素が、原因という事が考えられますが、しかし、これでは回答になっていません。 結局、葉緑素が、なぜ、495~570 nmの電磁波を反射・散乱しているのか?と疑問がすり替わったに過ぎません。 根本的に、この波長を反射・散乱するメカニズムを説明しないといけないと思います。 この疑問に、答えていただける方、回答・説明お願いします。  

  • レーザ散乱光強度の測定

    たとえば灯油をヒータで連続的に加熱し気化させた煙状のものの濃度をレーザの散乱光強度で測ろうとするとき、あらかじめ濃度と散乱光強度とのあいだの関係式を求めておく必要があると思います。通常どのような関係になるのかご存知の方がおられましたらアドバイスをお願いいたします。直線的なのか、対数的なのか・・・何か理論からその傾向を知ることも出来るのでしょうか? ちなみにレーザはHe-Neの予定です。

  • アルミ蒸着ガラスの反射率の波長依存性

    アルミ蒸着ガラス板の反射率の波長依存性を教えて下さい。 板ガラスの厚さは25 mmで素材は一般に使われているものです。 知りたいのはこの反射板の波長607 nmと660 nmの反射率の比です。 この反射板を使うと、使わない場合と比べて反射率の比が30%程度変化します。この原因がわかりません。 反射板は少し劣化していて、蒸着面がとれている箇所もあります。反射率は532 nmで10%程度です。 よろしくお願いします。