概述

本文介紹了如何在體散射中定義瑞利 (Rayleigh) 散射模型。本文使用的示例文件請(qǐng)從以下鏈接下載：

https://customers.zemax.com/support/knowledgebase/Knowledgebase-Attachments/Bulk-Scattering-with-the-Rayleigh-Model/Rayleigh.aspx

介紹

瑞利散射用來(lái)描述光經(jīng)過(guò)尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的粒子時(shí)所產(chǎn)生的散射現(xiàn)象。這一散射模型可以適用于許多種情況，最常見(jiàn)的應(yīng)用是模擬太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)產(chǎn)生的散射。

在瑞利模型中，輸入光的散射分布是非偏振相關(guān)的，并且由下式定義給出：

其中λ為波長(zhǎng)，θ為散射光線與反射光線的夾角；θ=0°表示散射光和反射光方向相同，θ=180°表示散射光與反射光方向相反。（需要確保系數(shù)0.375可以使總散射積分 (Total Integrated Scatter) 歸一化。）

模擬瑞利散射

瑞利散射分布可以通過(guò)DLL (RAYLEIGH.DLL) 應(yīng)用于任意非序列體積物體，該DLL為OpticStudio安裝時(shí)自帶的文件 (Zemax > Objects > DLL > BulkScatter) 。有關(guān)瑞利散射模型的能量分布和角度分布的定義及驗(yàn)證方法請(qǐng)參考知識(shí)庫(kù)文章“Using the Henyey-Greenstein Distribution to Model Bulk Scattering”

本文主要介紹散射概率的定義及實(shí)例驗(yàn)證。打開(kāi)本文下載鏈接提供的示例文件Rayleigh_WaveTest.zmx。在系統(tǒng)中，光源向一個(gè)具有瑞利散射屬性的矩形體積發(fā)射光線。瑞利散射DLL的定義參數(shù)如下圖所示：

如圖所示，參考波長(zhǎng)(Ref wavelength)的單位為微米；對(duì)話框中的散射平均自由程M (Mean Path) 是基于這個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算的。因此本例中，散射在波長(zhǎng)0.55μm處的平均自由程為1.0mm（該值的單位以透鏡單位為準(zhǔn)）。平均自由程與波長(zhǎng)的關(guān)系為：