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非均匀球形粒子对高斯波束散射的研究由于其在工业过程中的应用范围越来越广泛而受到众多学者的普遍关注。本文基于广义洛伦兹—米理论,首次将Debye级数引入到非均匀球形粒子对高斯波束散射的研究中。在此理论基础上,应用波束因子gnm的区域近似计算方法和非均匀球粒子散射系数的Debye级数展开公式,获得了非均匀球形粒子对高斯波束散射的Debye级数算法,其数值模拟结果与已发表文献中的结果比较,以及与相同条件下广义洛伦兹—米理论计算结果比较,都吻合的很好。
利用该方法研究了在轴和离轴非均匀球形粒子对高斯波束散射的远区散射场分布和各单阶Debye强度分布。系统分析了不同的束腰半径、不同入射位置的高斯波束对各单阶彩虹的影响。研究结果表明,在适当的波束照射情况下,可使部分高阶彩虹强度分布相对增强,有利于充分利用高阶彩虹信息测量非均匀球粒子的折射率和尺寸参量分布。此外,还模拟出多阶次彩虹的干涉强度分布。最后研究了分层球形粒子对高斯波束散射产生的多一阶彩虹强度角分布及各层的一阶彩虹Airy结构。因此,该方法无论在理论上还是工程应用上对非均匀球形粒子波束散射特性的研究都具有重要的意义。