电磁散射问题的快速计算
电磁散射报告
-0.03 150
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注：本程序通过参考网络程序所写，仅做研究
HFSS仿真——金属球
XY Plot 1
-5.00
Curve Info
spher
ANSOFT
-10.00
dB(Mo... Setup2 : Sw eep Phi='0deg' T... dB(Mo... Setup2 : Sw eep Phi='10deg' T... dB(Mo... Setup2 : Sw eep Phi='20deg' T... dB(Mo... Setup2 : Sw eep Phi='30deg' T... dB(Mo... Setup2 : Sw eep Phi='40deg' T... dB(Mo... Setup2 : Sw eep Phi='50deg' T... dB(Mo... Setup2 : Sw eep Phi='60deg' T... dB(Mo...
利用物理光学法计算圆柱RCS得到近似解：
sin 2 (kH cos ) r sin 2 k cos 2
圆柱示意图
MATLAB仿真——点状物体
点状仿真主要为了说明RCS的 变化主要跟方位角、频率和物 体形状有关。
rcs 1
10
10
2* l
计算电磁学-第5章-时域有限差分法3
散射体
在一定入射角范围内 有较好的吸波效果， 吸收边界
散射体
这就要求吸收边界离
开散射体要有足够的 场区 2 距离。图5.6示出网格
空间的场区划分。
场区 1 图 56 网格空间场区划分
连接边界
场区1位于计算 网格空间内部，散 吸收边界
散射体
连接边界
射体设置在其中，
散射体
场区1中有入射波
及散射波。该区称 场区 2
H2 z|i|1/2, j 1/2,k
H 2 z|i1/2, j 1/2,k r
E n1 |i, j1/2,k
/ t / t
/2 /2
En |i, j 1/2,k
1
/ t
/2
n1
n 1
n 1
n 1
H 2 r|i, j1/2,k 1/2
H 2 r|i, j 1/2,k 1/2 z
一、计算机仿真中应用周期性边界条件
微纳光学领域内的光子晶体（Photonic Crystal） 、表面等离子体激元（Surface Plasmon）列阵结 构及超材料（Metamaterial）等； 这几种结构均由空间上周期性重复的散射体构成， 当计算透射率及能带结构时，常常可采用Floquet 周期边界将结构简化。
为精确地模拟散射体的形状和结构，网格单 元取得越小越好。但网格总数增加，计算机存 储和CPU时间也会随之增加。
解决这一问题的一般原则是，在基本满足计算 精度要求的情况下，尽量节省存储空间和计算 时间。与此同时，网格的空间步长对计算误差 也有影响。
从色散角度考虑，一般要求满足 s min / 10 。
H2 z|i|1/2, j 1/2,k
H 2 z|i1/2, j 1/2,k r
电磁散射目标的计算机建模
一
２ 面 元 法
由于计算机技术 的迅速发展 ， 计算量 已经不再 成为计算 的瓶颈 。为了使复杂 目标的理论建模更加 具有通用性 ， 人们广泛采用面元法计算复杂 目 的 标 Ｒ Ｓ几何建模方法也改进为对 目标外形 的精确 逼 Ｃ，
合来处理 面元 的遮 挡 问题 。
关键词 ： 限锥 体 ； 有 物理 光学 ； 效 电磁流 法 ； 等 雷达 截面
中图分 类号 Ｉ Ｐ Ｔ３ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ２— ２ ９ ２ ０ ）６— ０ ０— ４ １０ ２ ７ （ ０ ７ ０ ０ ９ ０
Ｃ ｍｐ ｔｒ ｄ ｌｇｏ ｌ ｔ ｍａ ｎ ｔ ｃｔ ｒ ｊｃｓ ｏ ｕｅ Ｍｏ ｅｎ ｆ ｅ ｒ ｇ ｅｉ Ｓ ａｔ ｅ ｔ ｉ Ｅ ｃｏ ｃ ｅ Ｏｂ
维普资讯
Ｎｏ ６ ． Ｄ ｃ ２０ ｅ ．， ０ ７
微
处
理
机
ＭＩＲ Ｐ￣ Ｃ Ｓ Ｏ Ｓ Ｃ Ｏ ＩＯ Ｅ Ｓ Ｒ
第 ６期 ２０ ０ ７年 １ ２月
电磁 散 射 目标 的计算 机 建模 粜
苗 英 ， 国宾 ， 万 张立 鹏
（ 北工 业大学 电子信息 学院 ， 西 西安 ７ ０ ７ ） １０ ２
ＭＩ ｎ ， ＡＮ Ｇｕ ＡＯ Ｙｉ ｇ Ｗ ｏ—ｂ ｎ， ＨＡＮＧ Ｌ —ｐ ｎ ｉ Ｚ ｉ ｅｇ
（ｃｏｌｆＥｅｔ ｎ ｓ ｎ ｆｒ ａｉ ， Ｓｈｏ ｏ ｌ ｒ ｉ ｄＩ ｏｍ ｔｎ Ⅳ卯 Ｕ，ｉａｔ １０ ２ Ｃ ｉ ） ｃｏ ｃ ａ ｎ ｏ Ｘ ’ ｆ ０ ７ ，ｈｎ ７ ａ
择合适的剖分方法来重建三维 目 标。所谓轮廓线就
是物体（ 几何实体 ） 与某一特定平面的交线 ， 它在相 当大的程度上表述了实体的形状特征 。借助三维重
分形海面的微波电磁散射计算模型
类 具有 分形 特征 的高斯 随 机 函数 ， 于高度 起伏 相关 函数所 对 应 的功 率谱 ， 用 蒙特 卡 罗 方法 模 拟表 面 形状 ； 基 采
中 图 分 类 号 ： Ｏ４ １ ５ 文 献 标 志 码 ： Ａ ｄ ｉ １ ． ７ ８ ＨＰ Ｂ２ １ ２ ０ ． １ ９ ｏ ：０ ３ ８ ／ ＬＰ ０ ０ ２ ９ ２ １
当雷达对 海 面 目标 进行 探测 和识 别 时 ， 波 的传 输将 在海 面 上产生 散射 现象 ， 微 这将 影 响对 目标信 号 的检 测
标准 是高 伏的 偏差； 一 Ｃ √
Ｖ
１
Ｌ ，
为 化系 ｓ 粗 归一 数，为 糙度系 Ｋ 一 丌 。 基 数， 数；。 ２／ 为 本波 以
以。 是空 间基本 波长 ； （＞１ 是 幅度 和 频率 尺度 因子 ； 为 分形 维 数且 ２ Ｄ＜ ３ Ｄ—Ｓ ；Ｎ 正 弦分量 的 ６６ ） Ｄ ＜ ， ＋１ 是
面上 微波 电磁散 射 特性规 律 ］ 逐渐 成为 国内外研 究 的热点 。粗 糙表 面散射 理论 研究 方法 主要 有基 尔霍 夫近 。，
似法 、 微扰 法 、 尺度 法等 解析 方法 和矩 量法 等数 值计 算 方 法 。本 文利 用 ２维 Ｗｅ ｒｔａｓ 限 函数 模 拟 了粗 双 ｉ ｓｒ ｓ 带 ｅ
糙海 面形状 ， 导 了基 尔霍 夫 近似下 的电磁散 射 系数 ， 推 数值 模 拟 了散 射 系数 的分 布 ， 讨论 了分形 参 数 及入 射 并
角度 的变化 对散 射 的影 响 ， 步得 出散射 与分 形参 数 、 初 入射 角度 之 间的变化 规律 。
量子力学中的散射理论与相移计算方法
量子力学中的散射理论与相移计算方法量子力学是研究微观粒子行为的重要分支，而散射理论是量子力学中的一个核心概念之一。
散射理论研究的是粒子与势场相互作用后发生的散射现象。
而相移则是描述散射过程中的相位变化。
本文将探讨量子力学中的散射理论以及相移计算方法。
首先，我们来了解一下散射理论的基本概念。
散射是指一束粒子从一个区域进入另一个区域，经过与势场的相互作用后改变其运动方向和动能的过程。
在散射过程中，粒子与势场之间会发生相互作用，这种作用可以是电磁相互作用、强相互作用等。
散射理论的研究重点就是通过数学方法描述和解释这种相互作用的结果。
在量子力学中，我们使用波函数来描述粒子的运动状态。
当粒子与势场相互作用时，波函数会发生变化。
散射理论中的一个重要概念是散射振幅，它描述了散射过程中波函数的变化情况。
散射振幅可以通过解散射方程来计算，其中散射方程是一个偏微分方程，用于描述粒子在散射过程中的行为。
相移是散射理论中的另一个关键概念。
在散射过程中，由于相互作用的存在，粒子的波函数相位会发生变化。
相移描述了这种相位变化。
相移计算可以通过计算散射振幅的虚部来实现。
相移的大小与散射势场的形状和强度密切相关，可以用来研究散射过程中不同能量的粒子与势场的相互作用。
相移的计算方法有多种。
其中一种常用的方法是利用Born近似，即假设散射势场很小，从而可以将散射方程的解展开为势场的级数。
利用Born近似，可以直接计算散射振幅的虚部，从而得到相移的值。
另一种方法是利用Lippmann-Schwinger方程，通过将散射振幅表示为入射波和反射波之间的关系来计算相移。
这种方法适用于任意强度的势场，但计算相对复杂。
除了这些传统的相移计算方法，近年来还出现了一些基于数值模拟的方法。
例如，利用数值计算的方式可以模拟出粒子与势场的散射过程，从而得到相移的近似值。
这种方法可以用来研究一些复杂的势场，但需要进行大量的计算，比较耗时。
总的来说，散射理论和相移计算是量子力学中的重要内容。
粗糙面及其与目标复合电磁散射中的相关问题研究
粗糙面及其与目标复合电磁散射中的相关问题研究粗糙面及其与目标复合电磁散射中的相关问题研究摘要：复合目标的电磁散射问题是雷达成像与目标探测中的重要研究内容之一。
粗糙面和目标的结合在散射过程中引入了更为复杂的问题，对于理解散射机理和优化雷达系统具有重要意义。
本文通过分析电磁波在粗糙面和目标之间相互传播的散射过程，总结了粗糙面与目标复合电磁散射的常见问题，并介绍了相关研究的进展。
1. 引言电磁波在物体表面的散射过程是雷达系统中的关键问题之一。
随着雷达技术的发展，复合目标的散射问题日益受到重视。
在实际应用中，常常遇到粗糙面和目标同时存在的情况，如目标位置离地面较近或者目标表面本身具有粗糙度。
研究粗糙面与目标复合电磁散射问题有助于提高雷达成像与目标探测的准确性和有效性。
2. 粗糙面的电磁散射模型在分析粗糙面与目标复合电磁散射问题之前，首先需要了解粗糙面的电磁散射模型。
粗糙面散射问题的传统模型主要有光滑面散射模型、小波模型和纹理模型等。
这些模型基于不同的假设和数学方法，描述了粗糙面电磁散射的不同特性。
3. 目标复合电磁散射问题的基本原理当粗糙面与目标同时存在时，电磁波在两者之间传播和相互作用的散射过程变得复杂。
粗糙面散射问题和目标散射问题在理论上是可以分开研究的，但实际上两者之间存在相互影响。
本节主要介绍粗糙面与目标复合电磁散射问题的基本原理，包括散射波的传播、散射系数的计算和散射场的特性等。
4. 粗糙面与目标复合电磁散射的数值模拟数值模拟是研究粗糙面与目标复合电磁散射问题的重要手段。
本节介绍了常用的数值模拟方法，如时域积分方程方法（TIE）、快速多极子方法（FMM）等，并结合实例说明了这些方法在粗糙面与目标复合电磁散射问题中的应用。
5. 粗糙面与目标复合电磁散射的实验研究除了数值模拟方法，实验研究是验证理论模型和算法的重要手段。
本节介绍了粗糙面与目标复合电磁散射的实验研究方法，包括散射实验装置的设计、数据采集和分析方法等，并列举了一些相关的实验结果。
mie散射公式
mie散射公式摘要：1.mie 散射公式的概述2.mie 散射公式的计算方法3.mie 散射公式的应用领域正文：一、mie 散射公式的概述Mie 散射公式，全称Mie 光散射理论，是由德国物理学家Gustav Mie 在1908 年提出的一种光散射现象的理论。
Mie 散射公式主要用于描述非球形颗粒在特定波长光照射下产生的散射现象，是光散射领域中的一个重要理论基础。
二、mie 散射公式的计算方法Mie 散射公式的计算方法较为复杂，主要包括以下几个步骤：1.计算颗粒的电磁响应函数首先需要计算颗粒的电磁响应函数，该函数描述了颗粒对入射光的吸收和散射能力。
电磁响应函数可以通过颗粒的材料、形状和尺寸等因素来确定。
2.计算散射矩阵根据电磁响应函数，可以计算出颗粒的散射矩阵。
散射矩阵是一个复数矩阵，描述了颗粒在不同波长光照射下产生的散射场的分布情况。
3.计算散射场利用散射矩阵，可以计算出颗粒在不同波长光照射下产生的散射场。
散射场是入射光和颗粒相互作用后产生的光学场，可以用来描述颗粒的散射现象。
三、mie 散射公式的应用领域Mie 散射公式在多个领域有广泛的应用，主要包括：1.大气物理学Mie 散射公式可以用来研究大气中的光散射现象，如瑞利散射、米氏散射等。
这些现象对于了解大气的辐射传输特性、气候变化等方面具有重要意义。
2.生物医学Mie 散射公式在生物医学领域中也有广泛应用，例如用于研究细胞和生物组织的光散射特性。
这些研究有助于提高生物医学成像技术的分辨率和成像质量。
3.环境监测Mie 散射公式可以用于研究气溶胶颗粒的散射特性，从而提高环境监测技术的精度和准确性。
这对于了解和预防大气污染具有重要意义。
总之，Mie 散射公式作为一种描述光散射现象的理论，具有广泛的应用前景。
卢瑟福的a粒子散射实验结论原理计算
卢瑟福的a粒子散射实验结论原理计算卢瑟福的α粒子散射实验是一个具有重要意义的物理实验。
该实验是由新西兰物理学家欧内斯特·卢瑟福于20世纪初进行的，实验中使用了α粒子（即氦离子或称α粒子）射向一个金属薄膜，并对散射角度和散射强度进行了观察和测量。
根据经典的电磁理论，当一个α粒子入射到坚硬物体上时，它会受到库仑力的相互作用。
根据库仑定律，这个作用力具有反比于距离的平方的关系，因此入射到金属薄膜的α粒子将会受到金属原子核的库仑力作用，与之发生散射。
卢瑟福实验的重要结论如下：1.大部分的α粒子直线穿过金属薄膜，只发生微小的散射。
这表明原子的大部分空间是由空隙构成的，因为α粒子直径比原子小得多。
2.少数的α粒子经过散射后，发现其散射角度很大。
这暗示了原子具有一个高度集中的、具有正电荷的中心区域，即原子核。
3.α粒子散射的散射角度与入射粒子的能量有关。
这表明散射的短距离库仑相互作用，与α粒子的能量相关。
根据以上结论，卢瑟福提出了最早的原子核模型，即卢瑟福散射模型。
根据该模型，原子由一个带正电荷的原子核和围绕核的负电荷电子云组成。
原子的大部分体积为空隙，几乎所有的质量都集中在原子核中。
卢瑟福散射实验结论的原理可以通过经典的库仑力和动量守恒定律来解释。
在实验中，当α粒子与金属原子核发生相互作用时，它们之间的库仑力导致了散射。
根据电磁力的方向，α粒子将会受到一个向外的力，从而发生向后的散射。
根据动量守恒定律，散射后的α粒子的动量也会改变，从而使其散射角度发生偏转。
根据电磁力的定性描述和动量守恒定律可以计算散射角度和散射强度。
实际上，卢瑟福通过对散射后α粒子的观察和测量，得出了散射角度与入射粒子能量之间的关系，并从而确定了原子核的存在。
总结起来，卢瑟福的α粒子散射实验结论揭示了原子内部结构的重要特征，尤其是原子核的存在。
这项实验在现代原子物理学的发展中具有深远意义，为原子核物理学的诞生奠定了基础，也为后来的量子力学的发展提供了重要线索。