日常生产和生活中广泛存在着微小颗粒的集合,即粒子场。对于粒子场中粒子特性的检测为大气监测、微生物研究以及工业制备等领域的发展提供了有力支撑。粒子的形态是粒子特性的重要指标之一,本论文将粒子划分为均匀球形粒子、非均匀粒子和均匀非球形粒子,基于经典电磁理论和有限元分析法,分别建立了粒子散射模型,研究了粒子形态与粒子散射光偏振特性的关系,利用几何近似模型直观的揭示了粒子散射光偏振态改变的原因。与传统散射模型不同,当线偏振光沿任意方向入射到任意取向的非球对称粒子(以椭球粒子为例)时,本论文综合考虑到波方程的求解和实际观测的需要,进行了绝对坐标系与粒子坐标系参数的变换,提出绝对坐标系下粒子散射光场分布的计算方法。利用建立的散射模型对球形粒子、非均匀包覆粒子和均匀椭球粒子的散射光特性进行了模拟,验证了散射模型的适用性。通过对比三种不同种类粒子散射光偏振特性的差异,提出多相分散系中基于偏振特性的单粒子形态识别方法。以干涉粒子成像(IPI)系统中的条纹作为参照,进行了球形粒子和椭球粒子散射光偏振特性差异的实验验证。本论文的工作对于粒子场中粒子形态的识别具有重要意义。本文的主要工作有:1.建立均匀球形粒子散射模型,模拟球形粒子散射光强分布,所得结果与Mie散射结果进行对比,验证模型适用性,分析球形粒子散射光的偏振特性。2.以包覆粒子为例,分析折射率非均匀粒子散射光的偏振特性。建立球形包覆粒子散射模型,模拟散射光特性,所得结果与Aden-Kerker散射结果进行对比,验证模型的适用性,分析球形包覆粒子散射光的偏振特性。3.以椭球粒子为例,分析非球形均匀粒子的偏振特性。建立粒子坐标系下的散射模型,模拟椭球粒子散射光特性,所得结果与Asano S.散射理论结果进行对比,验证模型适用性。进行绝对坐标系与粒子坐标系的参数变换。提出利用粒子散射光偏振特性区分球形粒子和椭球粒子的方法。4.制备用于偏振特性实验的椭球粒子样品。将偏振器件与传统干涉粒子成像(IPI)系统相结合,搭建用于检验球形粒子散射光偏振态保持特性和非球形粒子散射光偏振态改变特性的实验光路系统。以IPI系统中的条纹作为参照,进行球形粒子和椭球粒子散射光偏振特性差异的实验,验证基于粒子散射光偏振特性的粒子场单粒子形态识别方法的适用性。