随机介质中波的传播和散射PDF电子书下载

目录 1

第一章 引言 1

第一部分 波在稀疏分布散射元中的散射和传播：单次散射近似 6

第二章 单粒子对波的散射和吸收 6

2-1散射截面和散射振幅 6

2-2截面的一般特性 9

2-3前向散射定理 12

2-4散射振幅和吸收截面的积分表示 13

2-5Rayleigh散射 16

2-6Rayleigh-Debye散射（Born近似） 21

2-7WKB内部波数近似方法 25

2-8Mie理论 28

2-9椭圆偏振和Stokes参数 31

2-10部分偏振和自然光 34

2-12散射振幅函数f11,f12,f21，f22及Stokes矩阵 35

2-11独立波的叠加 35

2-13坐标系绕轴旋转时Stokes参数的变换 37

2-14粒子谱分布 39

2-15声波 40

2-16声波的散射 43

第三章 大气、海洋和生物质中离散散射元的特征 45

3-1天气雷达、扰乱回波和干扰 45

3-2气溶胶和水汽凝成物 47

3-3海水中的光散射（水光学） 57

3-4水下的声散射（水声学） 60

3-5生物质的散射 69

第四章 稀疏分布粒子对波的散射 77

4-1平均散射功率的单次散射近似 79

4-2散射功率的一级多次散射表达式 81

4-3窄波束方程 83

4-4相干场和非相干场 86

4-5运动粒子的时间相关散射截面 90

4-6散射场的时间相关函数和时间频谱 95

4-7散射场的空间相关 96

4-8运动的接收机信号的相关 99

4-9散射场的概率分布 99

第五章 随机分布粒子对脉冲波的散射 105

5-1时变随机介质中脉冲传播和散射的普遍公式 105

5-2双频相关函数和输出脉冲的相关 108

5-3相干时间和相干带宽 110

5-4窄带脉冲的散射 111

5-5来自窄波束发射机的脉冲的后向散射 115

5-6一列短脉冲的后向散射 121

5-7来自宽波束发射机的脉冲的后向散射 123

5-8脉冲的双向散射 124

5-9模糊函数表达法 126

5-10脉冲Doppler雷达 128

第六章 通过稀疏分布粒子的视线传播 132

6-1平面波的相干和非相干强度以及起伏的空间相关 134

6-2平面波的时间相关和频谱 139

6-3平面波脉冲的视线传播 141

6-4在发射机和接收机之间的视线传播 144

6-5发射机和接收机之间的脉冲传播 150

6-6振幅和相位起伏的Rytov解 153

6-7平面波情况下的Rytov解 156

6-8平面波的对数振幅和相位起伏的时间相关和频谱 160

6-9考虑了发射机和接收机特征后的Rytov解 162

第二部分 随机分布散射元中波的输运理论 165

第七章 随机粒子中波传播的输运理论 165

7-1辐射强度、通量和通量密度 167

7-2自由空间及均匀介质边界面上的辐射强度 171

7-3辐射强度的微分方程 174

7-4约化入射强度、漫射通量、边界条件以及源函数 178

7-5积分方程关系式 180

7-6接收截面和接收功率 183

7-7部分偏振电磁波的输运方程 184

7-8辐射强度与Poynting矢量的关系 186

第八章 稀疏介质的近似解 189

8-1一级多次散射近似下的辐射强度 189

8-2入射到平面平行介质的平面波 191

8-3入射到平面平行介质的准直光束 195

第九章 漫射近似 197

9-1漫射方程的推导 197

9-2边界条件 201

9-3准直光束入射到包含粒子的平行层 204

9-4平面波入射到粒子平行层上的解 205

9-5有限宽度的准直光束入射到包含粒子的平行层问题的解 207

9-6点源的漫射 209

9-7双光学纤维反射率 210

9-8纤维光学血氧定量计测试管 211

10-1Kubelka-Munk二流理论 215

第十章 二流和四流理论 215

10-2二流理论中的系数K和S 220

10-3四流理论 222

附录10A 225

第十一章 平面平行问题 228

11-1垂直入射到一个平面平行层上的平面波 229

11-2典型的相函数 231

11-3Gauss求积公式 232

11-4通解 236

11-5半无限介质 244

11-6倾斜入射和其他方法 245

11-7分层平行平面介质 246

11-8其他有关问题 249

第十二章 各向同性散射 250

12-1各向同性散射的Fourier变换方法 251

12-2漫射和近场现象 257

12-3来自任意入射强度的辐射 258

12-4来自具有角度变化的入射球面波的辐射 259

12-5任意源分布的辐射 262

12-6有限体积内各向同性散射和Milne问题 264

第十三章 大粒子近似 266

13-1小角近似微分方程的推导 266

13-2通解 268

13-3漫射强度为角度缓变函数时的近似解 272

第三部分 多次散射理论 279

第十四章 在静止和运动散射元中波的多次散射理论及其与输运理论的关系 279

14-1Twersky理论中的多次散射过程 280

14-2对离散散射元的统计平均 285

14-3对相干场的Foldy-Twersky积分方程 287

14-4对相关函数的Twersky积分方程 290

14-5相干场 293

14-6入射在散射元薄层上的平面波——“总强度” 296

14-7多次散射理论和输运理论之间的关系 303

14-8相关函数的近似积分和微分方程 306

14-9运动粒子的基本方程 309

14-10尺度分布造成的起伏 316

附录14A当N＝3时Twersky散射过程的实例 318

附录14B多重积分ι的平稳相位求值法 319

附录14C前向散射定理 324

第十五章 在随机分布散射元中波动起伏的多次散射理论和脉冲传播 327

15-1运动散射元的基本方程 327

15-2小角近似下的相关函数、角度谱和频谱 328

15-3平面波解 331

15-4随机分布粒子对成象分辨率的限制 334

15-5随机分布散射元中接收机的输出 340

15-6在随机分布粒子中的球面波 342

15-7随机分布散射元的后向散射 342

15-8随机分布散射元中的脉冲传播 348

15-9随机分布散射元中双频互相干函数的积分和微分方程 350

15-10平面波情况的双频互相干函数 352

15-11平面脉冲波的弱起伏解 354

15-12平面脉冲波的强起伏解 357

第四部分 随机连续介质和湍流介质中的波动 363

第十六章 随机连续介质和湍流介质对波的散射 363

16-1单次散射近似和接收功率 364

16-2平稳随机介质单位体积的散射截面 365

16-3Booker-Gordon公式 369

16-4Gauss谱模式和Kolmogorov谱 371

16-5各向异性随机介质 373

16-6时变随机介质所引起的散射场的时间起状 374

16-7强起伏 378

16-8随机介质对脉冲波的散射 379

16-9声波的单位体积散射截面 380

16-10窄波束方程 381

第十七章 平面波在随机介质中的视线传播——弱起伏情形 382

17-1起伏介质的Maxwell方程 383

17-2Born和Rytov方法 385

17-3对数振幅起伏和相位起伏 387

17-4平面波公式 388

17-5直接法和谱展开法 389

17-6振幅和相位起伏的谱表达式 390

17-7振幅和相位相关函数 393

17-8振幅和相位结构函数 395

17-9谱和空间滤波函数 396

17-10均匀随机介质及其谱滤波函数 398

17-11几何光学区L？l2/λ 399

17-12L？l2/λ区 402

17-13均匀随机介质中起伏的普遍特征 404

17-14具有Gauss相关函数的均匀随机场 405

17-15均匀湍流和局地均匀湍流 406

17-16具有Gauss相关函数的不均匀随机介质和空间滤波函数 411

17-17湍流强度沿传播路径的变化 413

17-18弱起伏理论的适用范围 414

17-19有关的问题 414

18-1球面波的Rytov解 416

第十八章 球面波和束状波在随机介质中的视线传播——弱起伏情形 416

18-2Kolmogorov谱情形下的方差 418

18-3Kolmogorov谱情形下的相关函数和结构函数 420

18-4束状波 421

18-5束状波的方差以及Rytov解的适用范围 424

18-6行星大气的遥测 425

18-7某些有关的问题 426

第十九章 随机介质中波起伏的时间相关和频谱以及不均匀随机介质的影响 430

19-1平面波的时间频谱 430

19-2平均风速U是横向以及风速起伏Vf可以忽略的情形 431

19-3由平均风速和起伏风速产生的时间频谱 435

19-4球面波的时间频谱 437

19-5双频相关函数 439

19-6交叉波束 444

19-7不均匀随机介质中的波起伏 446

19-8局地缓变随机介质中的波起伏 447

第二十章 强起伏理论 453

20-1抛物型方程 454

20-2折射指数起伏的假定 455

20-3平均场方程及其普遍解 456

20-4互相干函数的抛物型方程 458

20-5互相干函数的解 461

20-6互相干函数的举例 466

20-7湍流介质中的互相干函数 468

20-8时间频谱 471

20-9双频相关函数 474

20-10平面波双频互相干函数的解 474

20-11脉冲形状 477

20-12角谱和时间频谱 479

20-13四阶矩 481

20-14薄屏理论 484

20-15薄屏理论的近似解 490

20-16球面波的薄屏理论 492

20-17扩展波源 493

20-18广延介质 495

20-19湍流介质中的光波传播 497

20-20随机介质的调制传递函数 502

20-21自适应光学 510

附录20A 512

附录20B 513

附录20C 514

第二十一章 粗糙面散射 517

第五部分 粗糙面散射和遥感 517

21-1单位面积粗糙面的接收功率和散射截面 519

21-2水平偏振入射波的一阶扰动解 522

21-3单位面积一阶散射截面的推导 529

21-4粗糙面的统计描述 532

21-5粗糙面的双向散射截面 534

21-6粗糙面随时间变化的作用 538

21-8其他有关问题 540

21-7海浪谱 540

21-9Kirchhoff近似——粗糙面对声波的散射 541

21-10Kirchhoff近似下的相干场 546

21-11单位面积粗糙面的散射截面 547

21-12散射场的概率分布 550

第二十二章 遥感和反演方法 552

22-1对流层的遥感 552

22-2路径上平均结构常数C？的遥感 554

22-3路径上平均风速的遥感 556

22-4结构常数廓线的遥感及其病态问题 560

22-5反演问题 564

22-6光滑（规正化）法 564

22-7统计反演法 566

22-8Backus-Gilbert反演法 569

22-9地球物理观测量的遥感 573

A-1平稳复随机函数 575

附录A 随机函数的谱表示法 575

A-3均匀复随机函数 577

A-2平稳实随机函数 577

A-4均匀和各向同性的随机函数 578

A-5均匀实随机函数 580

A-6平稳均匀随机函数 581

A-7“冻结”随机函数 581

附录B 结构函数 583

B-1结构函数和具有平稳增量的随机过程 583

B-2结构函数的谱表示法 585

B-3局地均匀和各向同性随机函数 587

B-4Kolmogorov谱 589

附录C 湍流和折射指数起伏 592

C-1片流和湍流 592

C-2充分发展的湍流 594

C-3湍流中的保守标量和中性、稳定及不稳定大气 596

C-5保守标量及折射指数起伏的结构函数 599

C-4折射指数起伏 599

C-6大气湍流的能量耗散率8和能量收支 601

C-7起伏耗散率N 603

C-8结构常数的计算 603

C-9边界层、自由大气、大尺度和小尺度湍流 604

C-10边界层中折射指数的结构常数 605

C-11自由大气的结构常数Cn 607

C-12结构常数Cn和折射指数起伏方差间的关系 608

附录D 几个有用的数学公式 610

D-1Kummer函数1F1（a,c;z） 610

D-2合流超几何函数φ（a,b;z） 610

D-3其他一些积分 611

英汉名词对照及索引 612

中文名词索引 639

第一至第二部分参考文献 651

第三至第五部分参考文献 658