| 题名 | 任意形状拉子的光散射 |
| 作者 | 赵剑琦 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2003 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 胡隐樵 |
| 关键词 | 大气光学 消光 散射 吸收 解析近似 |
| 其他题名 | Light Scattering by Arbitrary Shaped Particles |
| 中文摘要 | 最近几十年来，无论理论研究还是实际运用，人们在粒子的光散射领域都取得了很大的进展。尤其是成功地发展了一些基于Maxwell理论的数值方法，如T-matrix technique，discrete-diPole approximation，flnite difference time domain methed等。然而，这些方法在物理机制的描述上过于复杂，并且要求占用极大的计算资源，甚至会出现难以克服的收敛性问题（当一些关健参量如粒子的尺度，非球性，折射率变得极端时）。对一些特定的具体的实际计算而言；它们无疑是缺乏效率的。因此，完全有必要发展一些相对简单，有足够的精度，且在物理机制上是合理的近似方法。本文用解析近似的方法对复杂形状粒子的光学特性做了系统性的研究、主要结果如下：A）给出了光学定理的一个新证法；B）利用静场近似，得到了比经典RGB更精确的小粒子散射振幅函数；C）通过一个高频振荡函数的占变换，给出了一种EG散射振幅表达式的简明推导，并做了小角度散射简化，参照ADT，对EG近似又做了相位修正；D）定义了一个新的函数一消光函数，并得到了组合散射体消光函数的平均定理。大拉子的消光、散射、吸收效率都可以由消光函数的某种简单代数变换生成；E）推导出散射体边缘效应的普遍形式；F）首次明确地提出了一种普遍的可以用来计算任意大小，任意形状，任意取向的粒子的消光、散射与吸收效率的Bridging Technique。G）得到了反射效率的普遍表达式；H）依据本文修正的EG近似，对后向散射与相函数计算的做了简化；I）提出了一种关于非球形粒字的新参数化等效球方案。利用本文所发展的一系列算法对几种典型形状的粒子，如球、旋转椭球、无限长圆柱、有限长圆柱进行了数值计算并与精确方法的作了比较。结果表明，在范围1≤mr≤2以及0≤mi≤1内解析近似的精度最高。如果做尺度平均或者取向平均，有效性范围还可以扩大到mr＝3。这已经足以涵盖大气系统中的冰晶和主要气溶胶等实际存在的粒子在可见光波段的折射指数的范围。与严格的方法相比，本文的近似方法所需计算时间有量级上的减少，大约比T-matrix方法快10000倍。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 87 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21989]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵剑琦. 任意形状拉子的光散射[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2003. |
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