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隨機介質(zhì)中的波傳播與散射基礎(chǔ) 版權(quán)信息
- ISBN：9787560666945
- 條形碼：9787560666945 ; 978-7-5606-6694-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
隨機介質(zhì)中的波傳播與散射基礎(chǔ) 內(nèi)容簡介
本書系統(tǒng)地講述了隨機介質(zhì)中波傳播與散射的基本理論以及該領(lǐng)域的前沿進展。全書共八章。**章至第四章主要介紹了離散隨機介質(zhì)中波傳播與散射的理論和方法，具體包括電磁散射的基本理論、稀疏隨機分布粒子中波傳輸?shù)膯未紊⑸、聚集和隨機簇團粒子系的散射，以及離散隨機分布粒子中波傳輸?shù)亩嘀厣⑸；第五章和第六章分別介紹了連續(xù)隨機介質(zhì)中平面波和球面波的傳播，以及湍流大氣中波束的傳播；第七章和第八章分別給出了隨機粗糙面的電磁散射理論和地海面電磁散射特性與應(yīng)用。
隨機介質(zhì)中的波傳播與散射基礎(chǔ) 目錄
**章 電磁散射基本理論 1
1.1 電磁散射基本理論 1
1.1.1 波動方程與格林函數(shù) 1
1.1.2 矢量格林定理和惠更斯原理 2
1.1.3 散射振幅與截面積 4
1.1.4 前向散射定理 5
1.1.5 等效原理 7
1.1.6 互易性 8
1.2 Mie理論 9
1.2.1 矢量波函數(shù) 9
1.2.2 矢量球諧函數(shù) 9
1.2.3 入射場、散射場和內(nèi)場的矢量球諧函數(shù)展開 10
1.2.4 內(nèi)外場的散射系數(shù) 12
1.2.5 介質(zhì)球和導(dǎo)體球的散射特性 13
1.3 散射振幅的積分形式 14
1.3.1 瑞利散射 14
1.3.2 波恩近似 17
1.3.3 WKB近似方法 18
1.3.4 散射振幅積分公式近似計算方法的比較 20
1.4 極化和斯托克斯參量 22
1.5 散射矩陣 25
習(xí)題 27
第二章 稀疏隨機分布粒子中波傳輸?shù)膯未紊⑸? 29
2.1 粒子的尺寸分布和散射場的統(tǒng)計特征 29
2.1.1 隨機分布粒子的散射統(tǒng)計特征量 29
2.1.2 隨機分布粒子的散射場與強度分布特征 31
2.2 單次散射近似 33
2.2.1 平均散射功率 33
2.2.2 運動粒子的時間相關(guān)散射截面 35
2.2.3 運動粒子散射截面的頻譜 36
2.3 大氣水凝物和沙塵的物理特征與傳輸衰減 37
2.3.1 典型大氣水凝物和沙塵的物理特征 37
2.3.2 大氣水凝物和沙塵顆粒的散射 50
2.3.3 大氣水凝物和沙塵的傳輸衰減與工程模型 59
2.4 散射場的相關(guān)函數(shù)和脈沖波傳播 69
2.4.1 散射場的空間相關(guān)函數(shù) 69
2.4.2 脈沖波在時變隨機介質(zhì)中的傳播與散射 70
2.4.3 相干時間和相干帶寬 72
2.4.4 稀薄離散隨機介質(zhì)中的波傳播與散射的李托夫方法 72
習(xí)題 74
第三章 聚集和隨機簇團粒子系的散射 76
3.1 球矢量波（矢量球諧）函數(shù)的加法定理 76
3.1.1 球矢量波函數(shù)的平移加法定理 76
3.1.2 球矢量波函數(shù)的旋轉(zhuǎn)加法定理 80
3.2 聚集各向同性介質(zhì)球?qū)θ我夥较蛉肷淦矫娌ǖ纳⑸? 81
3.2.1 每個球坐標系下的入射場、散射場和內(nèi)場的展開 81
3.2.2 每個球坐標系下的總?cè)肷鋱? 82
3.2.3 相干散射系數(shù)的求解 84
3.2.4 總散射場 84
3.3 散射傳輸矩陣（T矩陣）方法 86
3.3.1 散射單體的T矩陣 87
3.3.2 旋轉(zhuǎn)對稱體散射的T矩陣方法 89
3.3.3 廣義遞推集合T矩陣算法 95
3.4 離散偶極子近似方法 98
3.4.1 離散偶極子近似的散射場 98
3.4.2 離散偶極子近似方法中的極化率 99
3.4.3 散射體的散射特征量的離散偶極子近似方法計算 103
3.4.4 離散偶極子近似在隨機分布簇團粒子的全極化散射特性研究中的應(yīng)用 105
習(xí)題 113
第四章 離散隨機分布粒子中波傳輸?shù)亩嘀厣⑸? 114
4.1 輻射輸運理論的基本量 114
4.1.1 強度率（亮度） 114
4.1.2 譜功率通量密度（譜輻照度） 115
4.1.3 能量密度和平均強度 115
4.2 輻射傳輸?shù)奈⒎峙c積分方程 118
4.2.1 強度率的微分方程 118
4.2.2 減縮強度率和擴散強度率 120
4.2.3 強度率的積分方程 121
4.2.4 接收截面和接收功率 122
4.2.5 矢量輻射傳輸理論 122
4.2.6 稀薄分布隨機粒子介質(zhì)中輸運理論的一階近似解 125
4.3 平行平板離散隨機介質(zhì)的波散射的輸運方程 129
4.3.1 平行平板隨機介質(zhì)的波散射的微分方程 129
4.3.2 平行平板離散隨機介質(zhì)中波散射的離散坐標法 132
4.4 輻射傳輸方程的蒙特卡羅法 134
4.4.1 離散隨機介質(zhì)中波的多重散射與蒙特卡羅法 134
4.4.2 離散隨機介質(zhì)中波的多重散射的蒙特卡羅法的數(shù)值模擬 137
4.4.3 離散坐標法與蒙特卡羅法在分層介質(zhì)中的波傳播與散射比較 140
4.5 二通量和四通量理論 146
4.5.1 二通量理論 146
4.5.2 四通量理論 149
4.6 大氣云霧和氣溶膠粒子的多重散射 153
4.6.1 云霧中激光傳輸?shù)亩嘀厣⑸? 153
4.6.2 冰晶云和冰水混合云的多重散射特性 156
4.6.3 沙塵和沙塵暴中激光的傳輸特性 158
4.6.4 煙塵和霧霾中激光的傳輸特性 161
習(xí)題 163
第五章 連續(xù)隨機介質(zhì)中平面波和球面波的傳播 166
5.1 連續(xù)隨機介質(zhì)中波傳播的基本性質(zhì) 166
5.1.1 單次散射近似和接收功率 166
5.1.2 單位體積微分散射截面σ(o^,i^) 167
5.1.3 譜密度函數(shù)與結(jié)構(gòu)函數(shù) 168
5.1.4 大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù) 170
5.2 折射率起伏譜密度函數(shù)與結(jié)構(gòu)函數(shù) 173
5.2.1 雷諾（Reynolds）數(shù) 173
5.2.2 湍流的外尺度和內(nèi)尺度 174
5.2.3 湍流的折射率起伏譜密度函數(shù) 175
5.2.4 折射率起伏的譜密度函數(shù)的其他形式 177
5.2.5 各向異性隨機介質(zhì) 179
5.2.6 時變隨機介質(zhì) 180
5.3 隨機介質(zhì)中波傳播的波恩近似和李托夫近似 181
5.3.1 波恩（Born）近似 183
5.3.2 李托夫（Rytov）近似 184
5.3.3 Rytov解的統(tǒng)計矩 185
5.4 平面波入射時的對數(shù)振幅和相位起伏 187
5.4.1 對數(shù)振幅和相位起伏譜 187
5.4.2 對數(shù)振幅和相位起伏的相關(guān)函數(shù)與結(jié)構(gòu)函數(shù) 188
5.4.3 譜和空間濾波函數(shù) 190
5.5 均勻各向同性隨機介質(zhì)中對數(shù)振幅起伏和相位起伏的統(tǒng)計特征 191
5.5.1 幾何光學(xué)區(qū)（Ll20/λ） 191
5.5.2 繞射區(qū)（l20/λLL20/λ） 192
5.5.3 輸入?yún)^(qū)(λLL0) 194
5.5.4 隨機介質(zhì)中球面波的傳播 194
5.6 弱起伏湍流介質(zhì)中平面波和球面波場的統(tǒng)計特征 196
5.6.1 考慮內(nèi)尺度影響的對數(shù)振幅方差和強度方差 196
5.6.2 平均場和場的互相關(guān)函數(shù) 198
5.6.3 四階矩、閃爍指數(shù)與相位起伏 200
5.7 強起伏連續(xù)隨機介質(zhì)中波傳播的拋物型方程 203
5.7.1 廣義Huygens-Fresnel原理 203
5.7.2 馬爾可夫（Markov）近似 203
5.8 基于拋物方程的連續(xù)隨機介質(zhì)中波場的統(tǒng)計矩 205
5.8.1 平均場和相干強度 205
5.8.2 隨機介質(zhì)中波傳播的二階矩 207
5.8.3 隨機介質(zhì)中波傳播的四階矩 210
5.9 修正Rytov理論 217
5.9.1 修正Rytov理論概述 217
5.9.2 不考慮內(nèi)尺度影響的修正Rytov方法 218
5.9.3 考慮內(nèi)外尺度影響的修正Rytov方法 221
5.10 隨機介質(zhì)中波傳播的強度起伏 224
5.10.1 相位屏理論 224
5.10.2 對數(shù)幅度方差和協(xié)方差 226
5.10.3 強度方差 228
5.11 隨機介質(zhì)中波傳播的路積分解 230
5.11.1 隨機介質(zhì)中波傳播的路積分解 230
5.11.2 隨機介質(zhì)中波傳播的平均場 233
5.11.3 隨機介質(zhì)中波傳播的平均場和二階矩的路積分解 234
5.11.4 強度相關(guān)與閃爍 235
5.12 斜程湍流大氣中光波的傳播 240
5.12.1 不考慮內(nèi)尺度影響時斜程平面波傳輸?shù)拈W爍指數(shù) 240
5.12.2 不考慮內(nèi)尺度影響時斜程球面波傳輸?shù)拈W爍指數(shù) 242
5.12.3 平面波和球面波的地空傳播閃爍指數(shù) 244
5.12.4 內(nèi)尺度對平面波和球面波斜程傳輸?shù)拈W爍指數(shù)的影響 245
習(xí)題 248
第六章 湍流大氣中波束的傳播 255
6.1 典型有形波束的波場表述 255
6.1.1 自由空間中波束傳播的傍軸近似方程 255
6.1.2 湍流大氣中的波束參數(shù) 256
6.1.3 高階相干波束與部分相干波束 257
6.2 高斯波束在湍流介質(zhì)中的傳播 259
6.2.1 隨機介質(zhì)中波束傳輸?shù)腞ytov解 259
6.2.2 隨機介質(zhì)中波束傳輸?shù)腞ytov解的統(tǒng)計矩 260
6.2.3 對數(shù)振幅和相位起伏的相關(guān)函數(shù)、方差和結(jié)構(gòu)函數(shù) 261
6.2.4 高斯波束的相關(guān)函數(shù)和對數(shù)振幅方差 266
6.2.5 高斯波束的平均強度 269
6.2.6 波束的展寬和漂移 271
6.2.7 湍流大氣中激光波束傳輸?shù)南辔黄练椒? 278
6.3 湍流大氣中波束的強度相關(guān)與閃爍指數(shù) 280
6.3.1 零內(nèi)尺度條件下閃爍指數(shù)的修正Rytov方法 280
6.3.2 非零內(nèi)尺度條件下的閃爍指數(shù) 282
6.4 斜程湍流大氣中部分相干GSM波束的傳輸特性 285
6.4.1 部分相干光傳播的基本理論 285
6.4.2 斜程路徑的修正Rytov理論 292
6.4.3 斜程湍流大氣中傳播部分相干GSM的閃爍 292
6.4.4 湍流大氣中波束的半徑 295
6.4.5 湍流大氣中波束的角擴展效應(yīng) 297
6.4.6 湍流大氣中波束的擴展效應(yīng) 298
6.4.7 湍流大氣中光束的漂移 301
6.4.8 斜程湍流大氣中部分相干波束的偏振特性 305
習(xí)題 314
第七章 隨機粗糙面的電磁散射 317
7.1 隨機粗糙面的電磁散射的基礎(chǔ)知識 317
7.1.1 隨機粗糙面的統(tǒng)計特性 317
7.1.2 粗糙面散射的瑞利判據(jù) 322
7.2 微擾法（SPM） 324
7.2.1 理想導(dǎo)體粗糙面散射的一階微擾解 324
7.2.2 理想導(dǎo)體粗糙面的一階散射系數(shù) 327
7.2.3 介質(zhì)粗糙面的一階散射場 329
7.2.4 介質(zhì)粗糙面的一階散射系數(shù) 333
7.3 基爾霍夫近似法 335
7.3.1 粗糙面的散射場 336
7.3.2 相干和非相干散射系數(shù) 338
7.3.3 駐留相位近似 342
7.4 小斜率近似方法 343
7.4.1 散射振幅矩陣的互易性和幺正性 344
7.4.2 一維粗糙面散射的小斜率近似 345
7.4.3 二維粗糙面散射的小斜率近似 353
7.5 相位微擾法 362
7.5.1 相位微擾法理論 363
7.5.2 散射系數(shù) 364
7.6 隨機粗糙面散射的積分方程法 365
7.6.1 積分方程法 365
7.6.2 散射系數(shù) 367
7.7 隨機粗糙面散射的矢量輻射傳輸方程 369
習(xí)題 373
第八章 地面、海面電磁散射特性與應(yīng)用 375
8.1 典型地面結(jié)構(gòu)和介電常數(shù) 375
8.1.1 等效介電常數(shù)理論 375
8.1.2 典型地物的介電常數(shù)模型 378
8.2 典型地表的體面復(fù)合電磁散射特性 386
8.2.1 地表的體面復(fù)合散射模型 387
8.2.2 水泥和瀝青地面的電磁散射系數(shù) 390
8.2.3 冰水覆蓋水泥和瀝青地面的電磁散射系數(shù) 390
8.2.4 海冰層的后向電磁散射系數(shù) 392
8.3 典型植被的復(fù)合電磁散射特性 395
8.3.1 雙層植被的一階雙站散射模型 396
8.3.2 雙層植被的一階后向散射模型 400
8.3.3 典型雙層植被的單雙站電磁散射系數(shù) 402
8.3.4 植被的一階相干電磁散射模型 404
8.4 典型地表的電磁散射系數(shù)的工程統(tǒng)計模型 410
8.4.1 單頻段地表的后向電磁散射的工程統(tǒng)計模型 410
8.4.2 多頻段地表的后向電磁散射的工程統(tǒng)計模型 414
8.4.3 地表面的雙站電磁散射的工程統(tǒng)計模型 417
8.5 海面的電磁散射 420
8.5.1 海面電磁散射的傳統(tǒng)雙尺度方法 420
8.5.2 小擦地角海面的電磁散射修正雙尺度法 421
8.5.3 小擦地角海面的電磁散射的修正微擾法 428
習(xí)題 429
參考文獻 432
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