计算光学 微粒对高斯光束散射的理论与方法PDF电子书下载

第1章 光的电磁理论基础 1

1.1 麦克斯韦方程组 1

1.2 电磁场边界条件 2

1.3 电磁场波动方程 4

1.4 矢量势和标量势 5

1.5 几个重要的定理 7

1.5.1 对偶性原理 7

1.5.2 唯一性定理 8

1.5.3 等效原理 9

1.6 高斯光束的描述 10

1.6.1 高斯光束场分量的数学描述 10

1.6.2 任意入射高斯光束的数学描述 13

参考文献 15

第2章 规则形状粒子对高斯光束的散射 16

2.1 规则坐标系中的矢量波函数 16

2.1.1 矢量波动方程的直接解 16

2.1.2 球坐标系中的矢量波函数 18

2.1.3 椭球坐标系中的矢量波函数 21

2.1.4 圆柱坐标系中的矢量波函数 25

2.2 球形粒子对高斯光束的散射 26

2.2.1 高斯光束用球矢量波函数展开 26

2.2.2 均匀球粒子对高斯光束的散射 29

2.2.3 双层球粒子对高斯光束的散射 31

2.2.4 数值计算结果 35

2.3 椭球粒子对高斯光束的散射 37

2.3.1 高斯光束用椭球矢量波函数展开 37

2.3.2 均匀椭球粒子对高斯光束的散射 39

2.3.3 双层椭球粒子对高斯光束的散射 45

2.3.4 数值计算结果 49

2.4 圆柱粒子对高斯光束的散射 51

2.4.1 高斯光束用圆柱矢量波函数展开 51

2.4.2 均匀圆柱粒子对高斯光束的散射 52

2.4.3 双层圆柱粒子对高斯光束的散射 54

2.4.4 数值计算结果 56

参考文献 57

第3章 任意形状粒子对高斯光束的散射 59

3.1 矩量法基本原理 59

3.1.1 矩量法的数学描述 59

3.1.2 基函数和测试函数 60

3.2 任意形状理想导体粒子对高斯光束的散射 61

3.2.1 积分方程的建立 61

3.2.2 积分方程的离散 62

3.2.3 奇异积分的处理 63

3.2.4 矩阵方程的求解 69

3.2.5 散射场的计算 74

3.2.6 数值计算结果 75

3.3 任意形状均匀介质粒子对高斯光束的散射 76

3.3.1 积分方程的建立 76

3.3.2 积分方程的离散 78

3.3.3 散射场的计算 78

3.3.4 数值计算结果 78

3.4 任意形状核壳型结构复合粒子对高斯光束的散射 81

3.4.1 内核为理想导体情况 81

3.4.2 内核为多种介质情况 84

参考文献 89

第4章 随机离散粒子对高斯光束的散射 91

4.1 随机离散粒子的数值模拟 91

4.2 单个粒子散射问题的FE/BI方法 92

4.2.1 有限元公式 93

4.2.2 边界积分公式 97

4.3 离散粒子散射问题的FE/BI/CBFM 98

4.3.1 离散粒子散射问题FE/BI方程的建立 98

4.3.2 离散粒子散射问题FE/BI方程的CBFM求解 100

4.4 随机离散粒子对高斯光束散射问题的数值模拟 102

参考文献 105

第5章 分形凝聚粒子对高斯光束的散射 106

5.1 分形凝聚粒子的数值模拟 106

5.1.1 分形的基本概念 106

5.1.2 分形维数的确定 107

5.1.3 分形凝聚粒子的理论模型 107

5.1.4 分形凝聚粒子的数值模拟 108

5.2 单个粒子散射问题的T－矩阵方法 109

5.2.1 扩展边界条件 109

5.2.2 传输矩阵的计算 111

5.3 分形凝聚粒子散射问题的T－矩阵方法 114

5.4 分形凝聚粒子对高斯光束散射的数值模拟 116

参考文献 118