均匀椭球粒子对平面波散射的Debye级数展开

论文摘要

小粒子电磁散射的Debye级数展开既是一种严格理论,又可以对散射机理进行分析,获得电磁散射中各种物理过程的物理解释,这对研究粒子的散射特性具有重要指导意义。本文详细推导了均匀椭球粒子对正入射平面波散射的Debve级数展开。本文首先详细介绍了椭球坐标系以及标量和矢量椭球波函数,并给出了平面波的矢量椭球波函数展开形式;在介绍了均匀椭球对平面波散射的米理论解后,给出了米散射系数的Debye级数展开;借助内向波和外向波这两个虚拟散射过程,通过求解边界条件,详细推导了Debye级数展开中的所有菲涅耳系数所满足无穷方程组,通过数值算法求解方程组获得了所有的菲涅耳系数;最后基于Debye级数展开公式,编程计算了均匀球和均匀椭球对平面波散射的单阶Debye散射强度分布和总场的散射强度分布。

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 椭球粒子对平面波散射的国内外研究现状

1.2.2 电磁波散射Debye级数展开方法研究现状

1.3 论文结构

1.4 论文创新点

第二章椭球波函数及椭球散射米理论

2.1 引言

2.2 旋转椭球坐标系的建立

2.2.1 长椭球坐标系

2.2.2 扁椭球坐标系

2.3 椭球坐标系下的标量波函数

2.3.1 长椭球坐标系下的标量波动方程的解

2.3.2 角函数

2.3.3 径向函数

2.3.4 扁椭球坐标系下的标量波动方程

2.4 长椭球坐标系下的矢量波函数

2.4.1 椭球矢量谐波

2.4.2 平面波用长椭球矢量谐波展开

2.5 粒子对平面波散射的米理论（LMT）

2.5.1 均匀球散射米理论

2.5.2 均匀椭球散射米理论

2.6 小结

第三章椭球散射的Debye级数展开推导

3.1 引言

3.2 均匀球DEBYE级数展开理论

3.2.1 电磁场球面波展开

3.2.2 边界条件

3.2.3 菲涅耳系数推导

3.3 均匀椭球散射DEBYE级数展开理论

3.4 椭球散射DEBYE菲涅耳系数推导

3.4.1 边界条件

3.4.2 TE内向波推导

3.4.3 TE外向波推导

3.5 小结

第四章椭球粒子散射场的数值计算

4.1 引言

4.2 平面波正入射椭球散射强度

4.2.1 散射系数的Debye级数展开形式

4.2.2 远场散射强度

4.3 数值计算

4.3.1 远场散射强度计算

4.3.2 单阶Debye散射强度的影响

4.4 小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的文章和参加的项目

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