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典型粒子对高斯波束散射特性的研究

张华永  
【摘要】: 本文从理论上研究了椭球,无限长圆柱形粒子对任意入射高斯波束的散射,取得的主要成果如下: 1.基于广义Mie理论和旋转坐标系中球矢量波函数的加法定理,推导出了入射高斯波束用属于任意椭球的椭球矢量波函数展开的表达式,其中包括任意位置和方向,以及波束形状因子的计算公式。对于在轴入射高斯波束和入射平面波的特例给出了相对简单的表述形式。 2.给出了第一类球矢量波函数用圆柱矢量波函数展开的表达式,在此基础上应用广义Mie理论和旋转坐标系中球矢量波函数的加法定理推导出了任意入射高斯波束用圆柱矢量波函数展开的表达式,以及波束形状因子的计算公式。对于在轴高斯波束和平面波入射的特例给出了相对简单的表述形式。 3.用分离变量法研究了椭球形粒子对任意入射高斯波束的散射,把高斯波束正入射的情况推广到了一般的任意入射。 4.对于同心多层非共焦点椭球,每个椭球的表面属于不同的椭球坐标系,为电磁场边界条件的应用带来了很大困难。本文提出的一种理论方法解决了在应用边界条件时存在的困难,并在此基础上研究了多层同心非共焦点椭球形粒子对任意入射高斯波束的散射。 5.研究了无限长圆柱形粒子对任意方向入射高斯波束的散射,给出了计算远区散射场的一般公式,并从中出发研究并揭示了强汇聚高斯波束入射下远区散射场明显的不同于平面波入射的三维特征。


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