[자연과학] 자료 분석과 가시화 (Mie 산란 계산) 과제물

목차

1. 4가지 입자별, 산란효율(Qscat) vs 입자 크기에 관한 그래프 작성 및 비교설명
2. Dust-like 입자에 대하여 입자크기=0.1, 0.55, 1, 5, 10 µm인 경우에서의 산란위상함수(Phase function)를 polar plot 작성 및 비교설명
3. 4가지 입자에 대하여 각각 파장별, 입자크기별, 산란계수(Cext) 3D 또는 2D contour 그래프 작성 및 비교설명

본문내용

가. 4가지 입자별, 산란효율(Qscat) vs 입자 크기에 관한 그래프 작성 및 비교설명

입자의 산란이론에 의하여 각 입자의 굴절률과 크기분포는 광 산란 및 흡수 효과를 계산할 때 필요하며, 이를 WCP112 Table을 인용하여 사용하였다. 입자의 굴절률은 각 파장에 따라 실수부와 허수부로 나뉘며, 이를 입력자료로 하는 미 산란 코드(QSCAT.f)를 통해 이론적으로 계산하였다. 이때 입자의 모양은 구형으로 가정하였고, 입자 크기는 로 계산하였다. 이러한 구형과 비구형 입자의 광학 특성값은 5~8% 차이로 보고된 바 있다.

그림 1은 파장 0.55 µm에서 입자크기와 산란 효율을 입자별로 나타냈으며, x축은 입자 크기와 y축은 Log 스케일의 산란 효율이다. Dust와 Water의 경우, 입자 크기가 0~10에서 산란효율이 비슷한 수준을 보였으나 그 이후로 Dust가 Water에 비해 최대 산란효율을 나타내었다. 또한 입자 크기가 증가할수록 산란 효율이 증가하였다.

이와 달리 Soot의 경우, 입자 크기가 20에서 최대 산란효율 나타내며, 입자가 증가할수록 산란효율이 일정하게 나타내었다. 또한 Ocean도 유사한 경향을 띠며 최대 산란효율은 5에서 나타내었다.

이와 같이 WCP112 Table에서 언급된 0.55 µm의 굴절률은 해당 입자간 산란 특성에 차이를 발생시켰으며, 입자 크기가 증가할수록 뚜렷한 차이를 나타내었다. 또한, 0.55 µm을 기준으로 입자 크기가 작을 때 레일라이 산란이 발생되며, 입자크기가 클 때 미 산란이 발생되는 특성이 있다.

나. Dust-like 입자에 대하여 입자크기=0.1, 0.55, 1, 5, 10 µm인 경우에서의 산란위상함수(Phase function)를 polar plot 작성 및 비교설명

그림 2a는 파장 0.55 um, Dust-like 입자에 대하여 산란 각도에 따른 Normalized Forward Direction(이하 NFD)로 나타내며, x축은 산란 각도와 y축은 NTD이다.

참고자료

· 없음