粒子光散射基礎理論及其應用

目 錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 粒子光散射研究的進展 3
1.2.1 粒子對平面波散射研究的進展 3
1.2.2 粒子對激光散射研究的進展 5
第2章 規(guī)則形狀粒子對平面波的散射 9
2.1 矢量波函數(shù) 9
2.1.1 矢量波動方程的基本解 9
2.1.2 球坐標系中的矢量波函數(shù) 12
2.1.3 圓柱坐標系中的矢量波函數(shù) 14
2.2 規(guī)則形狀粒子的平面波散射理論 15
2.2.1 米氏散射理論 15
2.2.2 橢球形粒子對平面波的散射 22
2.2.3 圓柱形粒子對平面波的散射 26
第3章 任意形狀粒子對平面波的散射 31
3.1 近似理論 31
3.1.1 瑞利散射理論 31
3.1.2 玻恩近似 36
3.1.3 WKB近似 37
3.2 數(shù)值方法簡介 39
3.2.1 T矩陣法 40
3.2.2 FDTD法 45
3.2.3 矩量法 46
第4章 粒子散射特性的DDA數(shù)值計算方法 49
4.1 DDA法 49
4.2 球形和橢球形粒子的散射特性DDA數(shù)值計算 54
4.2.1 中間混合層折射率 54
4.2.2 單個球形核殼結(jié)構(gòu)冰晶粒子的散射特性 57
4.2.3 單個橢球形核殼結(jié)構(gòu)冰晶粒子的散射特性 64
4.3 非球形粒子的散射特性DDA數(shù)值計算 80
4.3.1 有效尺寸對六角平板與六角棱柱冰晶粒子散射特性
的影響 80
4.3.2 有效尺寸對六角平板與六角棱柱冰晶粒子散射強度
的影響 81
4.3.3 非球形核殼結(jié)構(gòu)冰晶粒子的散射特性 82
4.4 任意團聚形粒子的散射特性DDA數(shù)值計算 93
4.4.1 多球團聚形核殼結(jié)構(gòu)冰晶粒子的散射特性 94
4.4.2 非球形團聚形核殼結(jié)構(gòu)冰晶粒子的散射特性 99
4.4.3 多形團聚形核殼結(jié)構(gòu)冰晶粒子的散射特性 106
第5章 激光在隨機分布粒子中的傳輸與散射特性 110
5.1 激光的輻射傳輸方程及解法 110
5.1.1 輻射傳輸方程 110
5.1.2 輻射傳輸?shù)慕铺幚?114
5.1.3 輻射傳輸方程的數(shù)值解法 115
5.1.4 基于逐次散射法的探測模型 117
5.2 均勻平面平行卷云的激光傳輸和散射特性 121
5.2.1 復雜大氣背景的物理特性 121
5.2.2 基于逐次散射法的激光傳輸模型 123
5.2.3 激光高空與低空單程傳輸模型計算 126
5.2.4 卷云厚度對激光傳輸和散射的影響 129
5.3 均勻球形邊界卷云的激光傳輸和散射特性 131
5.4 兩種邊界非均勻卷云的激光傳輸和散射特性 133
第6章 冰晶粒子云層的激光傳輸特性及應用 135
6.1 冰晶粒子、冰云及其散射特性 135
6.1.1 冰晶粒子光散射研究概述 136
6.1.2 冰晶粒子的散射特性 146
6.1.3 冰云的散射特性 162
6.2 多層云的激光傳輸與散射特性 164
6.2.1 大氣中云層的垂直分布 164
6.2.2 雙層云激光單程傳輸應用模型 166
6.2.3 三層云激光單程傳輸應用模型 168
6.3 冰云背景下的激光雙程傳輸應用模型 171
附錄A 米氏散射理論程序 178
附錄B 橢球形粒子平面波散射運算程序 184
附錄C 圓柱形粒子平面波散射運算程序 193
參考文獻 195