尘埃的光学性质：成分、尺寸与结构的影响

尘埃颗粒对设定其所处所有介质的化学、物理、动力学和辐射性质具有决定性作用。其影响取决于在尘埃生命周期中变化的颗粒成分、尺寸和几何结构。颗粒生长在致密介质中出现，其示踪为远红外发射率的增强以及云辉和核辉。我们研究了孤立颗粒与团聚体从可见光到远红外的非偏振光学性质上颗粒特征的印记。利用碳质和硅酸盐材料的光学常数，我们通过 Mie 理论或 DDA 推导吸收与散射效率、相函数不对称因子、反照率和质量不透明度。我们研究了颗粒尺寸、孔隙率和形状，以及构成团聚体的单体对光学性质的影响。对于团聚体，我们研究了单体数量和混合单体尺寸的影响。颗粒结构变化在所有波长上均引起变化。孔隙率、颗粒伸长和团聚均导致远红外不透明度增加。该增加的光谱依赖关系取决于构成颗粒的材料性质：对绝缘体其与波长无关，对导体则不然。对于团聚体，远红外增加不依赖于单体尺寸，并在含 6 个或以上单体的团聚体中饱和。对硅酸盐，18 微米的中红外光谱特征比 10 微米特征对颗粒结构细节更敏感。本研究为理解改变颗粒特征所能实现的变化范围提供了基础。它强调了在确定尘埃光学性质时考虑详细颗粒结构及使用精确方法的重要性。