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复杂介质球对任意方向入射高斯波束的散射

作　者: 袁琼琨
导　师: 吴振森
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 光学
关键词: 电磁散射 各向异性 手征介质 高斯波束 球矢量波函数
分类号: O436.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 70次
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内容摘要


各向异性介质、双各向同性介质等复杂介质粒子与激光波束的相互作用在大气光学、雷达遥感、燃烧、生物医学、纳米材料科学等领域具有重要的理论意义和广泛的应用前景。论文的主要成果如下:1.研究了在轴和离轴高斯波束正入射各向异性球粒子的散射特性。基于傅立叶变换和球矢量波函数对内场和散射场展开的方法,推导了波束入射情况下散射系数的表达式,以及各向异性球内场各特征波场分量的表述式。数值计算了在轴和离轴高斯波束入射各向异性球时散射强度、球内两种特征波场和表面场的空间分布,以及波束参数、介电参数对场分布的影响。2.利用球矢量波函数的旋转加法定理,导出了各向异性介质球对在轴和离轴斜入射高斯波束散射系数的表达式。数值分析了斜入射情况下入射角、各向异性因子以及束腰中心位置对散射场分布的影响。3.研究了各向异性涂层球对任意方向入射高斯波束的散射特性。数值分析了涂层厚度、束腰中心位置、斜入射角对散射的影响。并研究了导体涂覆各向异性等离子体球、空心单轴各向异性介质球壳和有核血细胞在激光波束照射下的散射特性。4.导出了双各向同性球波束散射的收敛和稳定的计算公式。研究了双各向同性介质球对高斯波束的内场、表面场和远区散射场分布特性。进一步分析了导体球涂覆双各向同性介质球对高斯波束的散射特性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 电磁媒质的本构关系及分类  10-12
  1.3 复杂粒子对电磁波散射的国内外研究状况  12-17
    1.3.1 各向同性介质球对平面波散射特性  12-13
    1.3.2 各向同性介质球对波束散射特性  13-14
    1.3.3 均匀各向异性介质球的电磁散射特性  14-15
    1.3.4 双各向同性和双各向异性介质球的电磁散射特性  15-16
    1.3.5 涂层球和柱的电磁散射特性  16-17
  1.4 本文的结构和内容安排  17-19
  1.5 本文的特色及创新之处  19-21
第二章 球矢量波函数和任意入射高斯波束的描述  21-39
  2.1 球矢量波函数基本理论  21-28
    2.1.1 电磁场波动方程  21-22
    2.1.2 球矢量波函数及其正交关系  22-25
    2.1.3 球矢量波函数的平移加法定理  25-26
    2.1.4 坐标系旋转理论及球矢量波函数的旋转加法定理  26-28
  2.2 高斯波束基本理论  28-38
    2.2.1 高斯波束简述  28-30
    2.2.2 Davis 电磁波束理论  30-32
    2.2.3 广义Mie 理论  32-36
    2.2.4 高斯波束在任一直角坐标系中的表示  36-38
  2.3 本章小结  38-39
第三章 均匀各向异性介质球对正入射高斯波束的散射  39-61
  3.1 引言  39
  3.2 各向异性介质球对在轴正入射高斯波束的散射  39-53
    3.2.1 在轴高斯波束的球矢量波函数表示  39-41
    3.2.2 各向异性介质球内场和散射场的球矢量波函数展开  41-43
    3.2.3 由边界条件求解散射场和内场  43-47
    3.2.4 数值分析  47-53
  3.3 各向异性介质球对离轴正入射高斯波束的散射  53-59
    3.3.1 离轴高斯波束的球矢量波函数表示  53-54
    3.3.2 由边界条件求解散射场和内场  54-57
    3.3.3 数值分析  57-59
  3.4 本章小结  59-61
第四章 均匀各向异性介质球对斜入射高斯波束的散射  61-79
  4.1 引言  61
  4.2 各向异性介质球对在轴斜入射高斯波束的散射  61-72
    4.2.1 粒子主轴坐标系下的解  62-66
    4.2.2 波束坐标系下的解  66-69
    4.2.3 数值计算结果  69-72
  4.3 各向异性介质球对离轴斜入射高斯波束的散射  72-77
    4.3.1 理论推导  72-76
    4.3.2 数值计算结果  76-77
  4.4 本章小结  77-79
第五章 各向异性介质涂层球对任意方向入射高斯波束的散射  79-91
  5.1 引言  79
  5.2 各向异性涂覆球各区域电磁场的展开  79-81
  5.3 利用边界条件求散射系数  81-84
  5.4 数值计算结果与分析  84-90
  5.5 本章小结  90-91
第六章 各向同性手征介质球对高斯波束的散射  91-107
  6.1 引言  91-92
  6.2 均匀各向同性手征介质球对高斯波束的散射  92-103
    6.2.1 均匀各向同性手征介质球内场的展开  92-94
    6.2.2 散射场系数和内场展开系数  94-96
    6.2.3 数值计算结果与分析  96-103
  6.3 各向同性手征介质涂覆导体球对高斯波束的散射  103-106
    6.3.1 各区域电磁场的展开  103-104
    6.3.2 数值计算结果与分析  104-106
  6.4 本章小结  106-107
致谢  107-109
结束语  109-111
参考文献  111-121
攻读硕士期间科研与发表论文情况  121-122

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 物理光学（波动光学） > 吸收与散射
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