【摘 要】
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1908年,Mie在Lorenz的基础上就计算出了均匀各向同性介质球电磁散射的解析解,被称之为Lorenz-Mie理论。一直以来许多学者对平面波对各向异性介质球的电磁散射做了大量的研究。
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1908年,Mie在Lorenz的基础上就计算出了均匀各向同性介质球电磁散射的解析解,被称之为Lorenz-Mie理论。一直以来许多学者对平面波对各向异性介质球的电磁散射做了大量的研究。然而大部分的这些研究局限于平面波,对于高斯波束的研究很缺乏。经过国内外许多专家学者的不懈努力,已经成功的建立了对高斯波束的研究方法。尽管如此,对于高斯波束的内部场的展开方式都使用傅里叶变换的方式展开,计算量很大。 本文研究了一种在粒子中心系统中旋电磁各向异性介质球对斜入射高斯波束对的电磁散射的方法,并给出了数值分析的结果。论文首先给出了高斯波束的简介,基于局部离轴高斯波束的波形因子与坐标旋转理论,求出在主坐标体系中的斜入射离轴高斯波束的利用球矢量波函数展开的展开式。根据无源均匀各向异性介质的麦克斯韦方程组,导出旋电磁各向异性介质中磁场矢量所满足的微分方程。求解由球矢量波函数展开的微分方程,就可以得到传播常数k和特征值及特征向量。内部的电磁场采用球矢量波函数写成矩阵的形式,散射场配合内部电磁场的形式也用同样的形式展开。再利用介质球电磁场的切向分量连续的性质,求得介质球在表面它的电场、磁场所满足的边界条件进而求得散射矩阵。通过对比平面波的结果与计算得到的结果,可以得到当高斯波束的束腰半径足够大到ω0=20λ时,高斯波束的电磁散射特性与平面波的电磁散射特性基本吻合,这就验证了我们研究的正确性。同时还研究了介电常数与波束的束腰半径对旋电磁介质各向异性球散射特性的影响。研究表明,随着束腰半径的增大,雷达散射截面也会增大。同时给出了一些其他的数值计算的结果。本文的数值研究就结果为研究涂覆层旋电磁各向异性介质的电磁散射与应用提供了有效的理论基础。
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