微粒的光散射、吸收和发射PDF电子书下载

第一部分 电磁散射、吸收和发射的基础理论 1

第1章 电磁辐射的偏振特征 2

1.1麦克斯韦方程、时谐场和坡印廷矢量 2

1.2平面波的解 6

1.3相干矩阵和斯托克斯参量 9

1.4斯托克斯参量的椭圆偏振描述 13

1.5斯托克斯参量的旋转变换 18

1.6准单色光和不连续增加的斯托克斯参量 19

扩展阅读 23

第2章 任意有限粒子电磁辐射的散射、吸收和发射 24

2.1体积积分方程 24

2.2远场散射 29

2.3互易性 31

2.4坐标系和粒子取向 35

2.5总场的坡印廷矢量 39

2.6相位矩阵 42

2.7消光矩阵 47

2.8消光截面、散射截面和吸收截面 49

2.9辐射压力和辐射转矩 53

2.10热发射 55

2.11源点转移 58

扩展阅读 60

第3章 独立粒子集合的散射、吸收和辐射 61

3.1由随机和稀疏分布的粒子构成的小体积元素的单一散射、吸收和辐射 61

3.2系统平均 64

3.3独立散射的条件 66

3.4辐射传输方程和相关后向散射 69

扩展阅读 74

第4章 散射矩阵以及宏观各向同性和镜面对称散射介质 75

4.1斯托克斯散射矩阵的对称性 76

4.2宏观各向同性和镜面对称散射介质 78

4.3相位矩阵 79

4.4前向散射和消光矩阵 82

4.5后向散射 85

4.6散射截面、不对称参数和辐射压力 87

4.7热发射 88

4.8球对称粒子 89

4.9非球形和方位的影响 90

4.10归一化散射和相位矩阵 91

4.11一般球函数的展开式 94

4.12圆偏振表示 96

4.13辐射传输方程 99

第二部分 微小粒子散射和吸收特性的计算和测量 101

第5章 T矩阵方法和Lorenz-Mie理论 104

5.1 T矩阵的定义 105

5.2 T矩阵的基本特征 108

5.2.1旋转变换规则 108

5.2.2对称关系 110

5.2.3么正性 112

5.2.4平移变换规则 114

5.3轴向粒子的消光矩阵 116

5.4任意取向粒子的消光截面 121

5.5任意取向粒子的散射矩阵 123

5.6任意取向粒子的散射截面 127

5.7球形对称散射体（Lorenz-Mie理论） 129

5.8扩展边界条件方法 132

5.8.1通用公式 132

5.8.2比例不变定理 137

5.8.3转动对称粒子群 138

5.8.4收敛性 140

5.8.5 Lorenz-Mie系数 143

5.9复合粒子及粒子群 144

5.10对于均匀多分散球体的Lorenz-Mie代码 148

5.10.1 实用所要考虑的事项 148

5.10.2 Lorenz-Mie代码的输入变量 152

5.10.3输出信息 153

5.10.4附加说明及例子 154

5.11均匀随机方向多分散旋转体粒子群T矩阵程序 156

5.11.1单个粒子T矩阵计算 157

5.11.2粒子形状和尺寸 160

5.11.3平均朝向和尺寸 161

5.11.4代码输入参数 162

5.11.5输出信息 164

5.11.6附加注释 165

5.11.7示例 166

5.12任意取向的均匀流动对称粒子的T矩阵代码 170

5.13随机取向双球体簇的重叠T矩阵代码 174

扩展阅读 177

第6章 各种精确计算技术 179

6.1球体的变量分离法 180

6.2有限元法 181

6.3时域有限差分法 182

6.4点匹配算法 183

6.5积分方程法 184

6.6复合球体的叠加法 188

6.7方法比较、测试结果和计算机编码 189

扩展阅读 192

第7章 近似算法 193

7.1瑞利近似 193

7.2瑞利-高斯近似 196

7.3不规则衍射近似 197

7.4几何光学近似 198

7.5扰动理论 208

7.6其它近似方法 208

扩展阅读 209

第8章 测量技术 211

8.1对可见光以及红外光散射的测量 211

8.2微波测量 216

第三部分 小粒子的散射和吸收特性及应用举例 219

第9章 球状颗粒的吸收和散射特性 220

9.1单分散球体 220

9.2尺寸平均值的影响 231

9.3光学横截面，单散射反照率，以及非对称参数 233

9.4相函数a1（θ） 238

9.5后向散射 246

9.6散射矩阵的其它元素 250

9.7球状颗粒的光学特征 251

扩展阅读 256

第10章 非球形粒子的散射和吸收特性 257

10.1固定方位非球形粒子干涉和共振结构的散射图样：方位和尺度平均的影响 257

10.2随机方位多分散性中等纵横比的椭球体 261

10.3形状比率中等的任意取向多分散的圆柱体 275

10.4形状比率极端的任意取向的椭球体和圆柱体 285

10.5切比雪夫粒子 295

10.6规则多面体粒子 295

10.7不规则粒子 299

10.8统计方法 312

10.9球体（粒子）群 313

10.10多种掺杂物随机粒子 322

10.11非球形粒子的光学特征 324

扩展阅读 331

附录A 球面波远场扩展 332

附录B Wigner函数、Jacobi多项式和广义球面方程 334

扩展阅读 341

附录C 标量及矢量球面波动方程 343

附录D Clebsch-Gordan系数和Wigner 3j符号 353

附录E 国际标准单位 357

参考文献 368