Главными оптическими характеристиками аэрозоля являются: показатель ослабления - α, показатель рассеяния - σ_α, показатель поглощения κ_α и индикатриса рассеяния χ(γ) . Для задач лазерного зондирования весьма важной характеристикой является также лидарное отношение:

b_Λ = (Λ/π)χ_π

где χ_π - значение χ(γ) для угла 180°

Λ = σ_α/α_α - вероятность выживания фотона

σ_π,α = (σ_αχ_π)/4π = b_Λα - показатель рассеяния в обратном направлении.

Задача теоретического определения оптических характеристик столь сложной полидисперсной системы, как реальный аэрозоль, в общем случае невыполнима, если не внести упрощающих предположений. Обычно заменяют совокупность реальных аэрозольных частиц ансамблем эквивалентных по объёму однородных сферических частиц с одинаковыми химическими свойствами, распределение которых по размерам описывается функцией f(a), а концентрация (число частиц в единице объема) равна N_α [м-3]. В этом случае показатели α, σ_α, κ_α выражаются в виде:

(7)

Здесь функция f(а) нормирована условием

^∞∫₀f(a)da = 1

и представляет собой плотность вероятности обнаружения в единице объёма частицы с радиусом, лежащим в диапазоне от а до (а + da),

Характерные моменты функции распределения f(a) (средний размер, среднеквадратичный и т.д.) записываются как

Первый момент (n=1) – это среднее значение размера частиц. Среднеквадратичный размер характеризует оптические свойства ансамбля аэрозольных частиц. Среднекубичный размер определяет массовую концентрацию частиц. Абсцисса a_m максимума распределения называется модой. Полное геометрическое сечение частиц S_a и суммарный объем частиц V_a в единице объема воздуха, можно записать как

(8)

Аналитическое выражение функции распределения обычно является аппроксимацией сглаженной гистограммы, где по оси абсцисс откладывается значение размера частиц, а по оси ординат – относительная доля частиц в интервале (а, а + Δа) от общего числа измеренных частиц. Наиболее распространены функции: распределение Гаусса, степенное распределение Юнге, гамма- распределение и логарифмически нормальное распределение.