蒙特卡罗方法对偏振光在大气中传输特性的研究

胡来归，向洲鹏，隋成华，鄢　波，陈乃波

(浙江工业大学 理学院,浙江 杭州 310023)



蒙特卡罗方法对偏振光在大气中传输特性的研究

胡来归，向洲鹏，隋成华，鄢波，陈乃波

(浙江工业大学 理学院,浙江 杭州 310023)

摘要：光在大气中传输的偏振特性由于其潜在的应用价值，近年来引起了人们极大的研究兴趣.为此，采用斯托克斯矢量描述光子偏振态，通过Mie理论递推公式计算散射相位函数与拒绝算法选取散射角，利用蒙特卡罗方法模拟光子在大气中的散射情况.针对最普遍存在的前向散射现象，首先在波长为350～750 nm时水平线偏振光、45°线偏振光及右旋圆偏振光等三种情况下入射到大气时其出射面的偏振度的变化情况；其次对偏振光穿过粒径为1 000～1 500 nm的气溶胶时其出射面偏振度变化情况进行了分析.模拟实验结果为偏振光在大气中的传输问题研究提供了一定的帮助.

关键词：蒙特卡罗；mie散射；气溶胶；偏振光

由于光在大气中传输的偏振特性有着巨大的应用价值，近年来，针对大气对光的散射和衰减作用进行的研究日益增多.光在大气中的传输是一个异常复杂的问题，究其原因在于其组成的复杂性，譬如大气中包含众多的气体分子、气溶胶粒子和降水质点[1-2].大多情况下，当光在诸如大气这样的不均匀介质中传输时，介质会完全破坏掉光的偏振特性，同时散射光的退偏特性也将变得随机.研究光在大气中的传输问题，偏振变化是一个很重要的因素……