各向異性粒子系對平面波-高斯波束的散射.pdf

1、電磁(光)波與各種規(guī)則和非規(guī)則粒子之間相互作用作為國際上研究的熱點(diǎn)課題之一，在粒度分析、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境檢測等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。目前對單個(gè)各向異性介質(zhì)球形粒子及多個(gè)各向同性介質(zhì)球形粒子對平面波的散射特性的研究報(bào)道較多。但是對于兩個(gè)或多個(gè)各向異性介質(zhì)球形粒子及其它形狀的各向異性介質(zhì)粒子與電磁波的相互作用仍然是比較新的課題，值得更進(jìn)一步的研究。
　　 本文圍繞單個(gè)單軸各向異性介質(zhì)球、橢球，多個(gè)單軸各向異性介質(zhì)球?qū)?任意方向入射)平

2、面波的散射問題及任意方向高斯波束入射下的聚集各向同性介質(zhì)球形粒子的散射特性和作用在單軸各向異性介質(zhì)球上的輻射力和扭矩來展開研究。主要成果如下：
　　 1、導(dǎo)出了具有任意傳播方向兩種極化模式的平面波用球矢量波函數(shù)的展開形式，導(dǎo)出了其展開系數(shù)。數(shù)值分析了平行主光軸平面波入射時(shí)，大尺寸參數(shù)單軸各向異性介質(zhì)球的雷達(dá)散射截面的角分布；詳細(xì)分析了平面波不平行主光軸入射時(shí)，介電常數(shù)張量元、磁導(dǎo)率張量元、有耗、無耗、尺寸參數(shù)、入射角和方位角等對

3、單軸各向異性介質(zhì)球的雷達(dá)散射截面的影響。
　　 2、研究了單軸各向異性介質(zhì)球?qū)﹄x軸高斯波束的散射特性。應(yīng)用連帶勒讓德函數(shù)和三角函數(shù)的正交遞推關(guān)系，導(dǎo)出了離軸高斯波束對單軸各向異性介質(zhì)球的橫向和軸向輻射力的解析表達(dá)式。數(shù)值分析了在軸高斯波束入射時(shí)，介電常數(shù)張量元對軸向輻射力的影響，詳細(xì)討論了單軸各向異性介質(zhì)的有耗性、球半徑、束腰寬度、球心與束腰中心距離對離軸高斯波束作用在單軸各向異性介質(zhì)上的軸向和橫向輻射力的影響。
　　

4、3、基于球矢量波函數(shù)及其坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)理論，導(dǎo)出了任意傳播方向高斯波束在固定直角坐標(biāo)系下的球矢量波函數(shù)的展開形式，詳細(xì)討論了波束形狀因子及其收斂屬性。導(dǎo)出了離軸斜入射高斯波束對單軸各向異性介質(zhì)球的橫向和軸向輻射力的解析表達(dá)式。數(shù)值計(jì)算了離軸斜入射高斯波束對單軸各向異性介質(zhì)球的軸向，橫向輻射力以及合力隨入射角和方位角的變化。應(yīng)用連帶勒讓德函數(shù)及三角函數(shù)的正交遞推關(guān)系，導(dǎo)出了離軸斜入射高斯波束對單軸各向異性介質(zhì)球的輻射扭矩的解析表達(dá)式，數(shù)值分析了

5、波束中心位置和入射角對作用在單軸各向異性介質(zhì)球上的輻射扭矩的影響。
　　 4、基于廣義多球Mie理論研究了任意結(jié)構(gòu)的均勻各向同性聚集球形粒子對任意方向入射平面波及任意方向入射高斯波束的散射，應(yīng)用球矢量波函數(shù)的平移加法定理導(dǎo)出了相干散射系數(shù)及總散射系數(shù)。數(shù)值計(jì)算了幾種不同結(jié)構(gòu)的聚集粒子對兩種極化模式入射平面波的總散射強(qiáng)度的角分布。數(shù)值分析了束腰寬度、球間距、球個(gè)數(shù)、波束中心位置及入射角對幾種分布的聚集球形粒子對兩種極化模式高斯波束

6、入射時(shí)的散射特性的影響。數(shù)值討論了兩種聚集結(jié)構(gòu)的紅細(xì)胞及煙塵簇團(tuán)粒子對兩種極化模式的入射高斯波束的散射特性。
　　 5、研究了兩個(gè)主光軸相互平行的均勻單軸各向異性介質(zhì)球?qū)ζ叫兄鞴廨S的平面波的散射，應(yīng)用切向連續(xù)邊界條件推導(dǎo)了散射系數(shù)的解析表達(dá)式。數(shù)值分析了尺寸參數(shù)、單軸各向異性介質(zhì)的吸收性及球間距對散射特性的影響?；陔p球散射結(jié)果，進(jìn)一步研究了具有相互平行主光軸的任意結(jié)構(gòu)聚集單軸各向異性介質(zhì)球形粒子對任意方向入射的平面波的散射，導(dǎo)

7、出了相干散射系數(shù)及總散射系數(shù)的解析表達(dá)式。數(shù)值分析了入射角和方位角關(guān)于幾種典型結(jié)構(gòu)的聚集單軸各向異性球形粒子對平面波散射的雷達(dá)散射截面的影響。詳細(xì)討論了幾種聚集單軸各向異性球形粒子對任意方向入射平面波散射的前后向雷達(dá)散射截面關(guān)于入射波長的變化。
　　 6、首次從理論上導(dǎo)出了單軸各向異性介質(zhì)橢球?qū)φ肷淦矫娌ㄉ⑸涞慕馕鼋?。利用單軸各向異性介質(zhì)球的內(nèi)場用球矢量波函數(shù)展開的方法，結(jié)合完整的球矢量波函數(shù)與長旋轉(zhuǎn)橢球矢量波函數(shù)之間的關(guān)系，