环境污染日趋严重,对空气中颗粒的尺寸、分布及其他特性进行分析和测量显得尤为重要,对MIE散射算法的实时性和使用范围提出了新的要求。在经典MIE散射理论基础上,综合向前递推、改进的后向递推等数学方法,作者研究和探讨了宽范围MIE散射系数的快速算法。本文首先研究了MIE散射系数的计算方法,在宽范围内实现了MIE散射系数的快速计算。该算法使用了改进的后向递推公式,可以获得MIE散射参数中的消光系数Kext和散射系数Ksca稳定的正确值;由于新算法能显著地减少计算循环次数,因此明显缩短了计算时间;由于新算法采取了合适的分段边界条件的机制,能够适应宽范围、复折射率的相应MIE散射参数计算。其次,针对MIE散射系数应用于低成本、小型化现场仪器的需要,对广泛运用的MIE散射系数近似计算法进行了比较详细的分析讨论。第三,利用MIE散射理论得出大气气溶胶光学厚度反演其粒子谱分布。研究工作发现:(1)计算的循环次数与粒子的复折射率基本没有关系;(2)连分式得到的结果通常最准确;(3)新算法在尺度系数较大时(>1000),计算时间仅为连分式算法的10-2-10-3,计算的最大误差小于10-5;(4)算法的适用范围广,对于尺度系数从10-6到106,复折射率的实、虚部从10-6到106都能很好地进行计算;(5)沙尘气溶胶谱分布形式基本符合Junge谱,不同波长的气溶胶粒子的谱形基本一致,气溶胶粒子谱呈三峰型分布。结果表明:改进后的新算法是宽范围、高精度、快速的数值计算方法,满足实际测量的要求。