米氏散射（Mie scattering）亦有譯為“梅散射”。由粒度與輻射波長相仿的微粒引起的散射現象。討論光在大氣中傳播時，被散射的規律的理論。光在大氣中傳播時，其散射量的大小取決于大氣中物質顆粒的大小、數量以及光波的波長。
1908年，德國物理學家、光學家米（G.Mie）從散射矩陣的理論出發，建立了全面的來氏散射理論，用以定量計算入射光能量的散射衰減。米氏理論證明：Kα<0.3時，瑞利的光強度與波長 λ4成反比的定律是正確的，Kα較大時，散射強度和波長的關系不很明顯。
米氏理論可用于煙微粒對光散射的研究、檢測粉塵顆粒物濃度、選擇氣溶膠的探測波段。
簡介
德國物理學家米創立了關于這種散射的理論。這一理論認為，大氣中的微粒大小和波長相仿時，會發生比較復雜的散射圖象。米氏散射的強度與光波長的2次方成反比，且隨著顆粒的增大，散射強度隨波長變化的起伏變弱，如果顆粒尺寸再增加，大于50λ，那么就不能再以散射模型來分析，而是直接以幾何光學模型來討論了。米氏散射主要是由大氣中的微粒，比如煙、塵埃、小水滴及氣溶膠等引起。米氏散射對任何波長的光的散射程度都是一樣的，所以太陽光通過各個微粒之后散射出的光是白色的。
定義
米氏散射定義為光與(粒子)物質之間的相互作用，而且物質的尺寸與入射光的波長相當。米氏散射可視為由粒子中的大量相干激發基本發射體(即分子)發出的射線。由于粒子的線性尺寸與輻射波長相當，因此會出現干涉效應。
簡史
1908年，德意志帝國物理學家、光學家米從散射矩陣的理論出發，建立了全面的米氏散射理論，用以定量計算入射光能量的散射衰減。在散射能量的計算上，米氏散射理論的核心是根據氣溶膠粒子的尺寸與折射率，求出粒子群的消光系數，然后，由密度譜積分求得介質整體衰減。米氏論述了由任意大小和折射率均勻的球形粒子產生的光散射，提出了具有適當邊界條件的麥克斯韋方程的解。
原理
由較大顆粒(線度接近或大于光波長)產生的散射稱為米氏散射。當粒子線度a與光波長可以比擬(數量級為0.1~10)甚至更大時，隨著粒子線度的增大，散射光強與波長的依賴關系逐漸減弱，而且散射光強隨波長的變化出現起伏，這種起伏的幅度也隨著比值的增大而逐漸減少。
米氏散射只是吸收過程的一部分，但根據與瑞利散射情形類似的推斷可知，對于窄射束來說，來氏散射可視為一一個吸收過程，其消光系數為。
按米氏散射理論，光波散射的一般規律是：
第2、3、4種情況主要指大氣中所含的雜質，如蒸汽凝聚升華后形成的水滴(云和霧)、冰晶、海水、飛沫、灰塵、土壤、煤、火山灰和微生物孢子等直徑與光波長為同一數量級或稍大于光波長的顆粒對光的散射。另外，大約50%的懸浮微粒能溶于水并使水汽凝結，從而改變了微粒的光學性質，也改變了大氣的光學性質。但只有當相對濕度超過一定范圍(該范圍因物質不同而異，界限大致為35%~60%)時，大氣光學性質的改變才是顯著的。隨著相對濕度的增大，水汽就陸續凝結在某些微粒上，在微粒尺寸增加的同時，折射率也改變，于是消光效率和散射光數量也增大。例如，當地面附近的相對濕度從70%增至95%時，水平能見度降低1/2~5/6。
適用條件
米氏散射適用于有相同直徑與成分，無規則分布且彼此分開的距離比一個波長大得多的微粒對光散射情況。在此情況下，不同微粒散射光之間沒有相干的位相關系，因而總散射能就等于被一個球散射的能量與球總數的乘積。微粒半徑α和波長之比（微粒半徑；波長）用參量Kα來表征，。
應用
粉塵顆粒物濃度檢測
基于米氏散射理論的粉塵顆粒物濃度檢測傳感器，其檢測原理為米氏散射理論。當光束通過光學性質不均勻的物質時，沿光束側向能夠觀察到光，這便是光的散射現象。在低層大氣中，占散射主導地位的是由直徑大于波長的0.03倍的粒子造成的散射，即米氏散射。
選擇氣溶膠的探測波段
氣溶膠是氣體和在重力場中具有一定穩定性的沉降速度小的質粒的混合系統。在衛星遙感中，必須考慮到氣溶膠的散射和吸收作用。當氣溶膠粒徑大于波長的十分之一時，用瑞利理論解釋散射現象就不合適了。對于較強的總散射和復雜的散射形式用米氏散射理論來解釋。完整的米氏理論是表達為一個數學級數，它包括所有粒子尺度，級數的第一項相當于瑞利公式。米氏散射中最重要的控制因子既不是粒子大小的絕對值，也不是波長的絕對值，而是由粒子的尺寸參數來決定。通過計算得出可見光波段是探測大氣氣溶膠的主要通道。
研究影響
米氏散射最引人注目的差別是與波長之間的相關性通常要弱得多，而且在散射光的正向上主要以米氏散射為主。來氏散射截面積的計算可能很復雜(涉及對慢收斂級數求和)，甚至對球粒來說也很復雜，不過任意形狀的粒子會更加復雜。但米氏理論(對于球粒來說)很成熟，有很多米氏理論數值模型可用于計算指定氣溶膠類型在已知粒度分布情形下的散射相位函數和消光系數。通過引入只與幾個可觀察到的參數有關的散射相位函數的解析表達式，計算工作量可大大減輕。
類似現象
瑞利散射適用于孤立原子或分子的散射，也適用于純凈介質的密度起伏導致的散射，瑞利散射具有以下4個特征：
1)波長不變，即散射光波長與入射光波長相同。
2)散射光強度與波長四次方成反比。
3 )散射光強依空間方位呈啞鈴形角分布.設入射光是自然光，則在與入射光方向呈角(習慣上稱為散射角)的方向上，散射光強為，其中為垂直于入射光即θ=π/2方向的散射光強散射光強分布如皋市圖書館所示。
4)當自然光入射時，各方向的散射光-般為部分偏振光但在垂直入射光方向上的散射光是線偏振光，沿入射光方向或其逆方向的散射光仍是自然光。
米氏散射與瑞利散射的區別在于，米氏散射微粒較大，線度接近或大于光波長當粒子線度a與光波長可以比擬(a/\數量級為0.1~10)甚至更大時，隨著粒子線度的增大散射光強與波長的依賴關系逐漸減弱，而且散射光強隨波長的變化出現起伏，這種起伏的幅度也隨著比值a/入的增大而逐漸減少。
參考資料 >
Optical absorption of small metallic particles.sciencedirect.2024-01-20
光學基礎知識大講堂 ——第8期:光的散射.暨南大學.2024-01-20
中國科學院西安光學精密機械研究所.中國科學院.2024-01-20