本書主要介紹均勻球形、分層球形、均勻旋轉(zhuǎn)對(duì)稱橢球形、圓柱體、切比雪夫形及簇團(tuán)氣溶膠粒子對(duì)平面波的散射特性,分析不同因素對(duì)其散射參量的影響,包括散射強(qiáng)度、微分散射截面和散射相函數(shù)隨散射角的變化,以及散射效率因子、吸收效率因子和消光效率因子隨粒子尺度參數(shù)的變化。書中運(yùn)用蒙特卡羅方法,討論具有一定濃度分布霧霾的光輻射傳輸特性,比較不同介質(zhì)占比、不同入射波長(zhǎng)對(duì)霧霾輻射傳輸特性的影響。針對(duì)不同混合簇團(tuán)組成的霧霾結(jié)構(gòu),討論其透過(guò)率和反射率隨傳輸距離的變化情況。此外,本書介紹矢量有形波束(貝塞爾波束和拉蓋爾-高斯波束)照射均勻球形粒子和分層球形粒子散射特性,計(jì)算矢量有形波束與霧霾組分氣溶膠粒子散射的微分散射截面隨散射角的變化。
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國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目低能見度簇團(tuán)沙塵/霧霾激光脈沖波束全極化散射傳輸特性及機(jī)理,編號(hào)61975158,負(fù)責(zé)人
目錄
前言
符號(hào)對(duì)照表
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 研究進(jìn)展 2
第2章 大氣氣溶膠粒子的物理特性和基本散射理論 5
2.1 大氣氣溶膠粒子的物理特性 5
2.1.1 大氣氣溶膠粒子的粒徑分布函數(shù) 5
2.1.2 大氣氣溶膠粒子的復(fù)折射率和反演方法 8
2.2 基本光學(xué)參數(shù) 9
2.2.1 光學(xué)截面與效率因子 9
2.2.2 斯托克斯矢量和穆勒矩陣 10
2.2.3 不對(duì)稱因子 12
2.3 單個(gè)大氣氣溶膠粒子散射的基本理論 13
2.3.1 瑞利散射 13
2.3.2 米氏散射 14
2.3.3 幾何光學(xué)近似 17
2.3.4 T矩陣方法 19
2.3.5 離散偶極子近似法 21
第3章 單個(gè)氣溶膠粒子對(duì)平面波的散射特性 23
3.1 均勻球形和分層球形氣溶膠粒子散射特性 23
3.1.1 單個(gè)分層球形氣溶膠粒子的米氏理論 23
3.1.2 均勻球形和分層球形氣溶膠粒子散射特性比較 26
3.2 單個(gè)均勻旋轉(zhuǎn)對(duì)稱氣溶膠粒子散射特性 30
3.2.1 橢球氣溶膠粒子散射特性 31
3.2.2 一般旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球形氣溶膠粒子散射特性的數(shù)值計(jì)算 36
3.3 非規(guī)則氣溶膠粒子散射特性 50
3.3.1 雙球氣溶膠粒子散射特性 51
3.3.2 水滴形氣溶膠粒子散射特性 57
3.3.3 含水層氣溶膠粒子散射特性 65
第4章 簇團(tuán)氣溶膠粒子散射特性 72
4.1 簇團(tuán)理論發(fā)展概述 73
4.2 多球粒子散射特性 74
4.2.1 GMMT原理 74
4.2.2 多球粒子散射強(qiáng)度的數(shù)值計(jì)算 80
4.3 霧霾組分隨機(jī)簇團(tuán)氣溶膠粒子的散射特性 83
4.3.1 簇團(tuán)粒子的理論模型 83
4.3.2 霧霾組分隨機(jī)簇團(tuán)氣溶膠粒子散射特性的數(shù)值計(jì)算 84
4.4 各種簇團(tuán)的散射特性 88
4.4.1 單一介質(zhì)簇團(tuán)散射特性 88
4.4.2 混合組分簇團(tuán)散射特性 100
4.4.3 含水層簇團(tuán)散射特性 105
4.5 激光在霧霾中的傳輸特性 112
4.5.1 氣溶膠的粒徑分布模型 113
4.5.2 蒙特卡羅方法求解輻射傳輸方程 114
4.5.3 激光在霧霾中的斜程傳輸 119
4.5.4 不同濃度及組分霧霾激光傳輸 119
4.5.5 不同能見度光在霧霾中的輻射傳輸計(jì)算 125
第5章 單個(gè)霧霾組分球形氣溶膠粒子對(duì)有形波束的散射特性 128
5.1 有形波束與球形氣溶膠粒子散射原理 128
5.1.1 廣義洛倫茨-米氏理論原理 128
5.1.2 波束因子的計(jì)算 132
5.2 單個(gè)霧霾組分球形氣溶膠粒子對(duì)高斯波束的散射特性 134
5.2.1 高斯波束的球形氣溶膠粒子散射波束因子計(jì)算 134
5.2.2 單個(gè)霧霾組分均勻球形氣溶膠粒子對(duì)高斯波束的散射特性 136
5.2.3 均勻球形和分層球形氣溶膠粒子對(duì)高斯波束散射特性的比較 138
5.3 單個(gè)霧霾組分氣溶膠粒子對(duì)貝塞爾波束的散射特性 139
5.3.1 貝塞爾波束的球形粒子散射波束因子計(jì)算 140
5.3.2 單個(gè)霧霾組分均勻球形氣溶膠粒子對(duì)貝塞爾波束的散射特性 143
5.3.3 均勻球形和分層球形氣溶膠粒子對(duì)貝塞爾波束散射特性的比較 145
5.4 單個(gè)霧霾組分氣溶膠粒子對(duì)拉蓋爾-高斯波束的散射特性 149
5.4.1 拉蓋爾-高斯波束的球形氣溶膠粒子散射波束因子計(jì)算 149
5.4.2 單個(gè)霧霾組分均勻球形氣溶膠粒子對(duì)拉蓋爾-高斯波束的散射特性 155
5.4.3 均勻球形和分層球形氣溶膠粒子對(duì)拉蓋爾-高斯波束散射特性的比較 157
參考文獻(xiàn) 161
縮略語(yǔ)對(duì)照表 166