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激光粒度测试仪的测量粒度原理是米氏散射理论。米氏散射理论用数学语言精确描述折射率为n、吸收率为m、粒径为d的球形颗粒，在波长为λ的激光照射下，散射光强度随散射角θ变化的空间分布函数，此函数也称为散射谱。根据米氏散射理论，大颗粒的前向散射光很强而后向散射很弱；小颗粒的前向散射光弱而后向散射光很强。激光粒度测试仪正是通过设置在不同散射角度的光电探测器阵列测试这些散射谱来确定颗粒粒径的大小。
激光粒度测试仪对于特定颗粒，这种散射谱在空间具有稳定分布的特征，因此称此种原理的激光粒度仪又称为静态激光粒度仪。根据米氏散射理论，当颗粒粒径小到一定程度（如小于波长的1/10左右）时，光强分布变成了两个相近似对称的圆，此时称为瑞利散射。
产生瑞利散射的Zda粒径就是激光粒度仪的测试下限。激光粒度测试仪的测试下限还与激光波长有关，激光波长越长测试下限越大，波长越短测试下限越小。研究表明，具有同时测量前向和后向散射光技术，同时具有差分散射谱识别技术的激光粒度测试仪，在用红光（波长为635nm）做为光源时的测量极限为20nm，用绿光（波长为532nm）时的测量极限为10nm。
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