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Mie Streuung Als oder auch Lorenz nach den Physikern Gustav Mie und Ludvig Lorenz bezeichnet man die elastische Streuung

Mie-Streuung

Als Mie-Streuung oder auch Lorenz-Mie-Streuung (nach den Physikern Gustav Mie und Ludvig Lorenz) bezeichnet man die elastische Streuung elektromagnetischer Wellen an sphärischen Objekten, deren Durchmesser in etwa der Wellenlänge der Strahlung entspricht. Mit der Lorenz-Mie-Theorie lässt sich diese Streuung physikalisch beschreiben.

3D-Darstellung der Mie-Streuung von rotem Licht (633 nm) an einem sphärischen Partikel mit 2 µm Durchmesser. Das Partikel befindet sich in der Mitte bei , das Licht wird von links eingestrahlt. Die unterschiedliche Ausdehnung der Oberfläche entspricht der Intensität der Streuung in diese Richtung (logarithmische Auftragung). Die Intensität des gestreuten Lichtes hängt vom Streuwinkel ab.

Beschreibung Bearbeiten

Hof-Bildung beim Vollmond, auch als Korona bezeichnet, verursacht durch klassische geometrische Streuung an kleinen Tropfen.
Der von der Mie-Streuung erzeugte Tyndall-Effekt lässt den Bereich um den Turm herum heller erscheinen. Der scheinbare „Schatten“ entsteht durch ein Fehlen des Effekts innerhalb des Schattenvolumens des Turmes.

Die Mie-Streuung erzeugt den Tyndall-Effekt. Dieser entsteht bei Streuung an Objekten, bei welchen der Partikeldurchmesser etwa der Wellenlänge entspricht.

So bezeichnet man die Streuung an den Molekülen der Luft als Rayleigh-Streuung, die an fallenden Regentropfen und schwebenden Nebeltropfen als klassische Streuung und nur die an emulgierten Fetttröpfchen als Mie-Streuung, obwohl alle Fälle durch die Lorenz-Mie-Theorie exakt beschrieben werden. In der Praxis kann man diese Fälle durch den unterschiedlichen Polarisationsgrad und die Streuverteilung gut voneinander trennen:

Art der Streuung Abhängigkeit von
der Wellenlänge		 Polarisation Streuverteilung
Rayleigh stark bei senkrechter Streuung:
linear		 symmetrisch nach vorn und hinten
Mie leicht bei senkrechter Streuung:
leicht bis mittel		 leicht asymmetrisch bis komplex
klassisch (geometrisch)
an kleinen Tröpfchen		 schwach ohne hauptsächlich vorwärts (sichtbar durch Hof-Bildung), aber auch
komplex (durch Variation der Tropfengröße nicht mehr nachweisbar)
klassisch (geometrisch)
an großen Tropfen		 bei transparentem Material (Tyndall-Effekt): sehr eng und schwach vorwärts, so dass Hofbildung ausbleibt;
zusätzlich bei transparentem Material (Tyndall-Effekt): in großem Winkel
schwach schwach

Bedeutung in der Funktechnik Bearbeiten

Die Mie-Streuung hat auch in der Funktechnik eine Bedeutung. So kann die Reflexion und der Radarquerschnitt metallischer Körper berechnet werden, deren Umfang in der Größenordnung der Wellenlänge der Funkwellen liegt. Die effektive Rückstrahlfläche einer Metallkugel mit einem Durchmesser eines Drittels der Wellenlänge beträgt knapp das Vierfache dessen, was laut klassischer Streuung zu erwarten wäre. Weitere, kleinere Maxima treten bei ganzzahligen Vielfachen des Umfanges zur Wellenlänge auf.

Literatur Bearbeiten

  • Gustav Mie: Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen. Annalen der Physik Folge 4, Bd. 25, 1908, S. 377–445, doi:10.1002/andp.19083300302.
  • Julius Adams Stratton: Electromagnetic Theory. McGraw-Hill, New York NY 1941.
  • Milton Kerker: The scattering of light and other electromagnetic radiation (= Physical Chemistry. Bd. 16, ISSN 0079-1881). Academic Press, New York NY u. a. 1969.
  • Hendrik C. van de Hulst: Light scattering by small particles. Unabridged and corrected republication of the work originally published in 1957. Dover, 1981, ISBN 0-486-64228-3.
  • Craig F. Bohren, Donald R. Huffman: Absorption and scattering of light by small particles. Wiley, 1983, ISBN 0-471-29340-7.
  • Peter W. Barber, Steven C. Hill: Light scattering by particles. Computational Methods (= Advanced Series in Applied Physics. 2). World Scientific, Singapore 1990, ISBN 9971-5-0832-X.
  • Thomas Wriedt: Mie theory 1908, on the mobile phone 2008. Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 109, 2008, S. 1543–1548, doi:10.1016/j.jqsrt.2008.01.009.

Weblinks Bearbeiten

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Als Mie Streuung oder auch Lorenz Mie Streuung nach den Physikern Gustav Mie und Ludvig Lorenz bezeichnet man die elastische Streuung elektromagnetischer Wellen an spharischen Objekten deren Durchmesser in etwa der Wellenlange der Strahlung entspricht Mit der Lorenz Mie Theorie lasst sich diese Streuung physikalisch beschreiben 3D Darstellung der Mie Streuung von rotem Licht 633 nm an einem spharischen Partikel mit 2 µm Durchmesser Das Partikel befindet sich in der Mitte bei x y z 0 displaystyle x y z 0 das Licht wird von links eingestrahlt Die unterschiedliche Ausdehnung der Oberflache entspricht der Intensitat der Streuung in diese Richtung logarithmische Auftragung Die Intensitat des gestreuten Lichtes hangt vom Streuwinkel ab Inhaltsverzeichnis 1 Beschreibung 2 Bedeutung in der Funktechnik 3 Literatur 4 WeblinksBeschreibung Bearbeiten nbsp Hof Bildung beim Vollmond auch als Korona bezeichnet verursacht durch klassische geometrische Streuung an kleinen Tropfen nbsp Der von der Mie Streuung erzeugte Tyndall Effekt lasst den Bereich um den Turm herum heller erscheinen Der scheinbare Schatten entsteht durch ein Fehlen des Effekts innerhalb des Schattenvolumens des Turmes Die Mie Streuung erzeugt den Tyndall Effekt Dieser entsteht bei Streuung an Objekten bei welchen der Partikeldurchmesser etwa der Wellenlange entspricht So bezeichnet man die Streuung an den Molekulen der Luft als Rayleigh Streuung die an fallenden Regentropfen und schwebenden Nebeltropfen als klassische Streuung und nur die an emulgierten Fetttropfchen als Mie Streuung obwohl alle Falle durch die Lorenz Mie Theorie exakt beschrieben werden In der Praxis kann man diese Falle durch den unterschiedlichen Polarisationsgrad und die Streuverteilung gut voneinander trennen Art der Streuung Abhangigkeit vonder Wellenlange Polarisation StreuverteilungRayleigh stark bei senkrechter Streuung linear symmetrisch nach vorn und hintenMie leicht bei senkrechter Streuung leicht bis mittel leicht asymmetrisch bis komplexklassisch geometrisch an kleinen Tropfchen schwach ohne hauptsachlich vorwarts sichtbar durch Hof Bildung aber auchkomplex durch Variation der Tropfengrosse nicht mehr nachweisbar klassisch geometrisch an grossen Tropfen bei transparentem Material Tyndall Effekt sehr eng und schwach vorwarts so dass Hofbildung ausbleibt zusatzlich bei transparentem Material Tyndall Effekt in grossem Winkelschwach schwachBedeutung in der Funktechnik BearbeitenDie Mie Streuung hat auch in der Funktechnik eine Bedeutung So kann die Reflexion und der Radarquerschnitt metallischer Korper berechnet werden deren Umfang in der Grossenordnung der Wellenlange der Funkwellen liegt Die effektive Ruckstrahlflache einer Metallkugel mit einem Durchmesser eines Drittels der Wellenlange betragt knapp das Vierfache dessen was laut klassischer Streuung zu erwarten ware Weitere kleinere Maxima treten bei ganzzahligen Vielfachen des Umfanges zur Wellenlange auf Literatur BearbeitenGustav Mie Beitrage zur Optik truber Medien speziell kolloidaler Metallosungen Annalen der Physik Folge 4 Bd 25 1908 S 377 445 doi 10 1002 andp 19083300302 Julius Adams Stratton Electromagnetic Theory McGraw Hill New York NY 1941 Milton Kerker The scattering of light and other electromagnetic radiation Physical Chemistry Bd 16 ISSN 0079 1881 Academic Press New York NY u a 1969 Hendrik C van de Hulst Light scattering by small particles Unabridged and corrected republication of the work originally published in 1957 Dover 1981 ISBN 0 486 64228 3 Craig F Bohren Donald R Huffman Absorption and scattering of light by small particles Wiley 1983 ISBN 0 471 29340 7 Peter W Barber Steven C Hill Light scattering by particles Computational Methods Advanced Series in Applied Physics 2 World Scientific Singapore 1990 ISBN 9971 5 0832 X Thomas Wriedt Mie theory 1908 on the mobile phone 2008 Journal of Quantitative Spectroscopy amp Radiative Transfer 109 2008 S 1543 1548 doi 10 1016 j jqsrt 2008 01 009 Weblinks BearbeitenGrundlagen Phasenfunktionen von Wassertropfen MieCalc Online Mie Berechnung MiePlot Freie Software zur Simulation englisch Online Mie Berechnung englisch Radarquerschnitt einer Metallkugel in Abhangigkeit von ihrer Grosse Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Mie Streuung amp oldid 237542315