miepythonを使いながら光の散乱について学んでみる①

この記事は何か

pythonのモジュールであるmiepythonを動かしながら、光の散乱の理論とmiepythonの使い方を学ぼうとしています

miepythonとは

miepython is a pure‑Python implementation of Mie theory for spherical scatterers, validated against Wiscombe’s reference results. The library is lightweight, extensively tested, and—thanks to an optional Numba backend—can process nearly a million particles per second.

python上で動く、ミー散乱の理論の実装
Numba(numpy)で動いていて、他の数値計算ライブラリが不要。(No external dependencies beyond NumPy)

私の環境

• python 3.10.11

インストール

pip install miepython

2025/9/17現在、miepython3.0.2とその依存モジュールがインストールされます

動作確認

公式webサイトにあるBasicExampleを走らせてみる
コメントは自分なりに和訳

import miepython as mie

# Define sphere properties
m = 1.5 - 1j       # 複素屈折率
d = 100            # 散乱を起こす粒子の粒径 (nm)
lambda0 = 314.15   # 光の真空での波長 (nm)　314.15nmなので紫外線

# Calculate efficiencies
qext, qsca, qback, g = mie.efficiencies(m, d, lambda0)

print(f"Extinction efficiency:  {qext:.3f}")
print(f"Scattering efficiency:  {qsca:.3f}")
print(f"Backscatter efficiency: {qback:.3f}")
print(f"Scattering anisotropy:  {g:.3f}")

とりあえず公式webサイトにあるような結果が得られた

用語

理解できていないのでこの辺りはおいおい勉強して追記していく

複素屈折率

Extinction efficiency

消散効率
(=散乱効率＋吸収効率）

Scattering efficiency

散乱効率

absorption coefficient

吸収効率
wave_length単位での吸収量

Backscatter efficiency

後方散乱効率？

Scattering anisotropy

散乱の異方性