Nicht-sphärische Teilchen sind in der Natur sowie in verfahrenstechnischen Anwendungen sehr häufig anzutreffen. Insbesondere
die Detektion von Eiskristallen während des Fluges durch Verkehrsflugzeuge ist ein Problem, dass in den
vergangenen Jahren vermehrt Aufmerksamkeit erhalten hat. Während das Problem der Streuung einer ebenen elektromagnetischen
Welle durch ein homogenes und isotropes sphärisches Teilchen, wie z.B. einen Regentropfen als vollständig
gelöst anzusehen ist, ist dies bei nicht-sphärischen Partikeln nicht der Fall. Hier existiert nach wie vor ein Fokus
der Forschung und Entwicklung sowohl auf theoretischer, numerischer, als auch experimenteller Seite, aufgrund einer
Vielzahl an unterschiedlichen Schwierigkeiten. Diese Arbeit beschreibt verschiedene numerische und semianalytische
Verfahren, die auf das Streuproblem angewandt werden können und dabei die gesamte Reichweite des maßgeblichen
Mie-Größenparameters abdecken. Diese Methoden werden auf die Kalibration und Interpretation der Messergebnisse
des PHIPS-Messinstruments angewandt, welches in einer HALO Kampagne zur Charakterisierung von atmosphärischen
Eiskristallen erprobt wurde. Die Berechnungsmethoden im Einzelnen beinhalten zwei Derivate der geometrischen Optik,
anwendbar auf beliebige Partikel-Geometrien mit homogenem, als auch inhomogenem Brechungsindex, das numerisch
exakte Verfahren der Finiten Integration der Maxwell-Gleichungen, sowie die in der Lichtstreuung und Quantenmechanik
häufig verwendete Transitionsoperator-Methode. Diese Berechnungsmethoden werden auf eine Reihe von Beispiel-
Geometrien angewandt und der Einfluss von Polarisation und gemittelter Partikel-Orientierung werden untersucht.
Zusätzlich wurde ein Verfahren implementiert, dass das Strahlprofil eines Laserstrahls auf die gestreute Lichtintensität
berücksichtigt, welches beispielsweise in der Anwendung bei Time-Shift Messungen eine zentrale Rolle spielt. Die
Grenzen der Anwendbarkeit der verschiedenen Berechnungsmethoden werden in der Arbeit erläutert. Des Weiteren werden
mehrere moderne Messverfahren auf ihre Anwendbarkeit im Hinblick auf nicht-sphärische Teilchen hin überprüft.
Dies beinhaltet unter anderem das Time-Shift Messverfahren, sowie interferometrische bildgebende Verfahren. Die Analyse
der Anwendbarkeit der verschiedenen Messmethoden ist im experimentellen Abschnitt der Arbeit dokumentiert.
Messungen der Streulicht-Phasenfunktionen von natürlichen Eiskristallen wurden ebenfalls durchgeführt und die spezifischen
Vorbereitungen für die Untersuchungen von Eiskristallen in einem optischen Experiment werden in dieser Arbeit
ebenfalls erläutert. Als gemeinsame Problematik konnte bei vielen Verfahren der limitierte Dynamikbereich der verwendeten
Detektoren identifiziert werden. Ein abschließender wichtiger Aspekt in dieser Arbeit ist die Produktion und
Aufbewahrung von Eiskristallen mit möglichst natürlichen optischen Eigenschaften in einer Laborumgebung. Hierfür
wurde eine kompakte Wolkenkammer entwickelt, die die geforderten Eigenschaften an Produktionsmenge und Qualität
von Eiskristallen erfüllt. Auslegung, Konstruktion und Betrieb des Apparates werden im letzten Kapitel der Dissertation
detailliert wiedergegeben
