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第一章 绪论 1

1.1 内容与方法 1

1.2 辐射度量参数 2

1.3 比尔-朗伯定律 4

1.4 光的湍流效应 4

第二章 单粒子散射 7

2.1 单粒子散射的基本描述 7

2.1.1 散射幅度与象函数 7

2.1.2 散射截面与消光截面 7

2.1.3 不透明障碍物的消光 9

2.1.4 幅度函数的偏振 11

2.2 球形粒子散射的经典理论（米耶理论） 11

2.2.1 概述 11

2.2.2 矢量波动方程的解 12

2.2.3 满足边界条件的解 14

2.2.4 散射幅度函数 17

2.2.5 结果的讨论 20

2.3 粒子散射的近似方法 24

2.3.1 范·德·哈尔斯特散射近似 24

2.3.2 瑞利散射 27

2.3.3 瑞利-德拜近似 29

2.3.4 散射幅度函数的积分表示 31

第三章 大气光传播中的单散射近似 32

3.1 单散射近似方法 33

3.1.1 单散射近似的物理基础 33

3.1.2 能见度和能见距离 34

3.2 大气中的微粒散射 37

3.2.1 气溶胶，霾 37

3.2.2 水汽凝集物（Ⅰ） 雾、霭 39

3.3.1 大气成分和均质大气高度 42

3.3 大气气体分子对光传播的影响 42

3.2.3 水汽凝集物（Ⅱ）——雨 42

3.3.2 分子吸收与大气窗口 44

3.3.3 单—谱线的吸收 45

3.3.4 谱带吸收模型 48

3.3.5 大气吸收概貌 52

第四章 多次散射理论 59

4.1 统计参数 59

4.1.1 相干场与非相干场 59

4.1.2 相关函数的谱展开 60

4.1.3 双频互相干函数 61

4.1.4 相干带宽和相干时间 62

4.2 一阶多次散射理论 63

4.2.1 平行光的传播 63

4.2.2 脉冲辐射的传播 66

4.2.3 粒子运动的影响 68

4.3 输运理论 69

4.3.1 辐射亮度 69

4.3.2 辐射亮度的微分方程 71

4.3.3 辐射亮度的积分表示 74

4.3.4 小角度近似方程 75

4.3.5 比尔-朗伯定律的修正 78

4.4 多次散射的解析方法 81

4.4.1 解析方法中的散射模型 81

4.4.2 福尔第-特威尔斯基方程 85

4.4.3 相干场与总通量密度 87

4.4.4 辐射亮度与相关函数 90

4.5 粒子的空间分布与时间分布 91

4.5.1 运动粒子的基本方程 91

4.5.2 小角度近似和平面波解 95

4.5.3 随机粒子与双频互相干函数 98

4.5.4 平面脉冲波的传播 100

集五章 随机场理论初步 103

5.1 随机场的数学描述 103

5.1.1 引言 103

5.1.2 统计矩与相关函数 104

5.1.3 均匀各向同性随机场 106

5.1.4 均匀各向同性随机场的谱展开 106

5.2 局部均匀各向同性随机场 112

5.2.1 增量平稳随机过程，结构函数 112

5.2.2 结构函数的谱展开 113

5.2.3 局部均匀各向同性随机场 116

5.3 随机矢量场 118

5.3.1 相关函数的一般形式 118

5.3.2 谱展式 119

5.3.3 随机管矢量场 121

5.3.4 随机势矢量场 124

5.4 空-时相关与谱函数 125

第六章 大气湍流的形态 128

6.1 湍流中的速度场 128

6.1.1 湍流的发生 128

6.1.2 局部均匀各向同性湍流（柯尔莫哥洛夫理论） 131

6.1.3 速度场的谱表述 133

6.2 湍流中的温度场和折射率场 135

6.2.1 被动保守标量，位温 135

6.2.2 温度场的随机特征 136

6.2.3 折射率场 140

6.2.4 大气湍流中的能量平衡 142

6.3 大气中Cn2的性质 144

6.3.1 “边界层”湍流 144

6.3.2 自由大气中Cn2的性质 148

7.1.1 波动方程的形式 152

7.1 湍流介质中的麦克斯韦方程 152

第七章 光在弱湍流中的传播 152

7.1.2 平面波的微扰法解 154

7.2 统计均匀各向同性场中的解 156

7.2.1 对数幅度起伏与相位起伏 156

7.2.2 解的一般性质 160

7.3 平面波通过柯尔莫哥洛夫湍流 162

7.3.1 路径均匀的柯尔莫哥洛夫湍流，？ 162

7 3.2 路径均匀的柯尔莫哥洛夫湍流，？ 165

7.3.3 路径平缓变化的柯尔莫哥洛夫湍流 167

7.3.4 玻恩近似及里托夫近似的局限性 170

7.4 统计场的时域分析 172

7.4.1 通量密度的概率分布 172

7.4.2 通量密度起伏的频谱 176

7.5 球面波和束状波通过柯尔莫哥洛夫湍流 180

7.5.1 球面波和束状波的微扰解 180

7.5.2 通过湍流后的幅度与相位 182

7.5.3 对数幅度起伏的空间谱形式 185

7.5.4 柯尔莫哥洛夫湍流下的对数幅度起伏 186

7.5.5 束扩展与束漂移 188

第八章 强湍流下的光传播 191

8.1 概述 191

8.2 马尔柯夫近似 193

8.2.1 矩方程的一般方法 193

8.2.2 平均场方程 196

8.2.3 矩方程的普遍表述 197

8.2.4 矩方程的主要结果 200

8.3 随机“透镜”假设 206

8.3.1 透镜假设的基本思想 206

8.3.2 相干长度与特征距离 209

主要符号表 214

参考文献 218