Optische Untersuchung von Oberflächeneffekten an Mikropartikeln:
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Düsseldorf
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1996
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 3]
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| adam_text | Titel: Optische Untersuchung von Oberflächeneffekten an Mikropartikeln
Autor: Kaiser, Thomas
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VW Dipl.-Ing. Thomas Kaiser, Düsseldorf Optische Untersuchung von Oberflächeneffekten an Mikropartikeln Reihe 3 : Verfahrenstechnik Nr. 452 VW VERLAG
INHALTSVERZEICHNIS V Inhaltsverzeichnis Vorwort III Liste der verwendeten Formelzeichen VIII 1 Einleitung 1 2 Elastische Lichtstreuung 4 2.1 Maxwellsche Gleichungen......................... 5 2.2 Elastische Lichtstreuung: Lorenz-Mie-Theorie............. 8 2.2.1 Lösung der Wellengleichung in Polarkoordinaten........ 10 2.2.2 Streuung und Absorption an homogenen Kugeln........ 14 2.2.3 Streuung und Absorption an geschichteten Kugeln....... 17 2.2.4 Streuquerschnitte.........................21 3 Numerische Methoden 28 3.1 Mie-Koeffizienten einer homogenen Kugel................29 3.2 Berechnungen an einer geschichteten Kugel...............31 3.3 Berechnung der sphärischen Besselfunktionen .............35 3.4 Streuwinkelabhängige Kugelfunktionen.................39 4 Strukturresonanzen 40 4.1 Grundlagen und Begriffe.........................42 4.1.1 Winkelgemittelte elektrische Energiedichte...........50 4.1.2 Gütefaktor eines sphärischen Resonators............ 52 4.1.3 Näherungsformeln zur Resonanzcharakterisierung....... 54 4.2 Strukturresonanzen in geschichteten Kugeln..............57 4.2.1 Berechnung der mittleren elektrischen Energiedichte......58
VI INHA LTS VERZEICHNIS 5 6 4.2.2 Resonanzpositionen............... 4.2.3 TE- und TM-Moden in geschichteten Kugeln . Inelastische Lichtstreuung 5.1 Einführung in die Ramanspektroskopie........ 5.2 Ramanstreuung an Mikropartikeln .......... Strahlungsdruck und optische Levitation 6.1 Kräfte durch elektromagnetische Strahlung..... 6.2 Optische Levitation.................. 61 71 76 77 85 90 91 93 7 Verdunstung von Aerosolpartikeln 7.1 Verdunstung homogener Partikel 7.2 Verdunstung geschichteter Partikel 100 . . . 101 . . . 102 8 Beschreibung des Experiments 8.1 Der experimentelle Aufbau................ 8.1.1 Optomechanischer Aufbau............ 8.1.2 Aerosolerzeugung und Einfangen eines Partikels 8.1.3 Meßdatenerfassung................ 8.2 Durchführung der Messungen.............. 8.2.1 Messung des elastischen Streulichts....... 8.2.2 Messung der Ramanstreuung ......... 106 . 107 . . 107 . . 110 . . 112 . . 114 . . 114 . . 118 9 Messungen an inhomogenen Partikeln 9.1 Experimente an geschichteten Partikeln......... 9.1.1 Ramanspektroskopie an geschichteten Partikeln 9.1.2 Verdunstungsverhalten geschichteter Partikel . 9.2 Adsorption dielektrischer Nanopartikel........ 120 . . 121 . . 122 . . 127 . . 141 10 Zusammenfassung und Ausblick 152 A Anhang zur Elektrodynamik A.l Beziehungen aus der Vektoranalysis A.2 Fundarncntalkonstanten ...... 155 . . 155 . . 156 B Besselfunktionen 157
INHALTSVERZEICHNIS VII C Experimentelle Parameter 159 C.I Wichtige Kenngrößen der verwendeten Geräte.............159 C.2 Ramanspektren der verwendeten Substanzen..............160 C.3 Brechungsindizes von DOP und Glyzerin................165 Literaturverzeichnis 168
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