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水下悬浮粒子对光的散射特性研究

陈聪  
【摘要】:21世纪是全世界大规模开发利用海洋资源、扩大海洋产业、发展海洋经济的新时期,水下光学探测技术是非常重要的开发海洋的一种手段。通过探测技术可以实现绘制水下的地形地貌、进行水下考古、海洋救生、水下作业监控、堤坝安全隐患检测、海底沉船及飞机残骸探测等各种目标。由于海洋环境的复杂性,海洋悬浮粒子对光的散射特性是海洋环境光学监测的重要理论基础,直接影响着激光在海水中的传输特性,因此研究海水对光的散射特性对水下光学探测技术具有非常重要的意义。本文对海水的光学特性进行了理论分析和实验研究,详细介绍了Mie散射理论,推导和计算出海水中悬浮粒子的散射特性和散射退偏特性并仿真,最后对悬浮粒子的衰减和后向散射情况进行了实验。 Mie散射理论应用于海水中悬浮粒子散射特性的推导和计算是本文重点讨论的内容。先给出Mie散射的理论基础,然后推导了Mie散射的表达式,并给出初始条件、计算方法和结论。最后分别将Mie散射理论应用于水下不同大小的悬浮粒子进行散射特性的研究,并给出仿真结果。 本文的研究方法和实验结果,为水下探测技术提供了一定的理论基础和实验指导。


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