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电磁波在随机介质中的散射现象

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简介：
本研究探讨了电磁波与复杂、不规则分布材料相互作用的现象，分析其在不同频率下的散射特性及行为模式。 Electromagnetic scattering from random media is a complex phenomenon that involves the interaction of electromagnetic waves with disordered or irregular materials. The study of this topic requires an understanding of both the statistical properties of the medium and the behavior of electromagnetic fields in such environments. Research in this area can have applications in various fields, including radar technology, optical communications, and material science.

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  • 电磁波在随机介质中的散射现象
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    本研究探讨了电磁波与复杂、不规则分布材料相互作用的现象，分析其在不同频率下的散射特性及行为模式。 Electromagnetic scattering from random media is a complex phenomenon that involves the interaction of electromagnetic waves with disordered or irregular materials. The study of this topic requires an understanding of both the statistical properties of the medium and the behavior of electromagnetic fields in such environments. Research in this area can have applications in various fields, including radar technology, optical communications, and material science.
     
  • 粒子的电磁波散射现象.pdf
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    《粒子的电磁波散射现象》探讨了粒子与电磁波相互作用的基本理论和实验研究，分析不同条件下粒子对电磁波的散射特性。 粒子的电磁波散射是指当电磁波遇到粒子时发生的相互作用过程，在这个过程中，入射的电磁波会被粒子反射、折射或吸收，并产生新的方向传播出去。这种现象在物理学中有着广泛的应用，例如在光学、无线电通信以及材料科学等领域都有着重要的研究意义和实际应用价值。
     
  • 二维介质柱的电磁散射-The_Willpower_Instinct_How_Self_Control_Works_Why
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    您给出的信息似乎有些混淆，题目The_Willpower_Instinct_How_Self-Control_Works_Why似乎是书籍名称，并与物理领域的二维介质柱的电磁散射无关。如果您需要有关“二维介质柱的电磁散射”的简短介绍，请提供更多的上下文或具体信息以便我能更好地帮助您。以下是关于“二维介质柱的电磁散射”一个独立于上述书名的一段简介： 简介：本文探讨了电磁波 第三章 二维介质柱电磁散射 本节仅讨论横磁平面波（TM）入射的情况，在这种情况下电场只有z分量。 总场的电场积分方程为： \[ (E)_{\text{inc}}(r) = \frac{-1}{4\pi} \int_S d^2s \, R(r - r) H^{(1)}_0(k|R|) E(r), \] 其中$R = -(r-r)$, $S$是介质柱的横截面。 为了简化计算，我们选择脉冲基函数，并将横截面分割成许多小矩形单元。在每个单元内，电场和介电常数$\varepsilon(r)$被认为是均匀的，在各个单元中心进行点匹配。从上述方程可以看出，矩阵元素的主要计算在于汉克尔函数$H^{(1)}_0(kR)$在这些矩形区域上的面积积分。 数值结果表明：在一定的精度范围内，可以将矩形单元上的积分用等面积圆盘的积分来代替。条件是单元边长$a$需要满足： \[ a \leq 2r_0/\varepsilon, \] 其中$r_0$是一个参考半径值。 汉克尔函数在圆形区域上进行面积分时，有解析解形式如下所示： \[ H^{(1)}_{ij} = \begin{cases} \dfrac{\pi}{i}\left(\dfrac{j^2a_i^2J_0(kr_j) - ija_iJ_0(kr_j)}{k^2a_i^2 + j^4/k^2}\right), & \text{if } ij = k \\ \dfrac{-1}{\pi}H^{(1)}_{kj}, & \text{otherwise} \end{cases}, \] 其中$a_j$是第$j$个单元对应圆的半径。 利用上述解析解，可以离散化原来的积分方程： \[ E_i(r) = (E)^{\text{inc}}_i + \Lambda_{ij}^{-1}(k a_i H^{(1)}_{kj})J(kr_j),\] 其中$\Lambda$是相应的矩阵。 最终的计算形式可以写成矩阵的形式如下所示: \[ G(a, b)_i = N \sum_{j=1}^N k a_i H^{(1)}_0 (k r_j) J(k r_j). \]
     
  • 球体散射：电介质球体和平面波在多层球体中的散射解-MATLAB开发
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    本项目利用MATLAB编程解决电介质球体与平面波相互作用时，在复杂多层结构中产生的散射问题，提供精确的物理建模和分析工具。 某些电磁散射问题可以得到解析解，在球坐标系下这些解通常以贝塞尔函数、关联勒让德多项式以及指数函数的乘积形式表示，并且通过级数展开来描述。该软件包提供了一系列代码用于计算不同情况下的场分布，包括：平面波被理想导电（PEC）球体散射的情况；平面波与均匀介质球相互作用的情形；以及多层介质结构中的平面波传播问题。这些解的推导基于磁势和矢量势径向分量构建的方法[Harrington2001]。 对于PEC球体的散射，相关理论可以在文献[Balanis1989]第650页找到；而针对均匀电介质球的问题，则参考[Harrington2001]中的第297页。多层结构中平面波传播问题的求解方法则通过建立并解决场系数线性系统实现，这些系统的构建基于边界条件匹配原则[Chew1995]。 关于如何精确计算多层球体散射场系数的研究成果也非常丰富，可以参考[Pena2009]及其引用文献。
     
  • MATLAB代码包（电磁散射）_MATLAB电磁散射_电磁散射计算
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    本代码包提供一系列用于计算电磁散射问题的MATLAB函数，适用于研究与工程应用。涵盖不同目标形状及材料，支持快速准确的数值模拟和分析。 这是计算各种形状散射的程序，对研究电磁散射的同行很有用。
     
  • 电磁波的传播、辐射与散射（英文版）
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    本书《电磁波的传播、辐射与散射》英文版全面介绍了电磁波在不同介质中的传播特性、天线辐射理论以及复杂环境下的电磁波散射机制，为读者提供深入理解电磁学现象的基础。 《电磁波传播、辐射与散射》是IEEE Press出版的一本专业英文书籍，并由IEEE Antennas and Propagation Society赞助。该书为第二版更新，作者Akira Ishimaru教授任职于华盛顿大学。作为IEEE Press系列电磁波理论的一部分，本书的系列编辑是由Andreas C. Cangellaris担任。 书中详细探讨了电磁学领域的三个核心概念：传播、辐射和散射： 1. **电磁波传播**：这一部分解释了电场与磁场交互变化产生的波动现象，并讨论其在自由空间及不同媒质中的特性，包括空气、水、岩石或导体等。此外，书中可能还会涉及菲涅尔区和克希霍夫积分模型。 2. **辐射**：这部分内容深入探讨天线理论，如增益、效率以及模式的详细分析，并讨论近场与远场转换机制及谐振腔辐射原理。点源与连续源的辐射特性也会被涵盖在内。 3. **散射**：书中还介绍了不同类型的电磁波散射现象及其应用，包括瑞利散射和米氏散射等，以及它们如何影响雷达探测、无线通信及遥感技术等领域。 本书适用于高级本科生、研究生及相关科研人员。它不仅从基础理论出发进行探讨，并且结合实际应用场景进行了深入的分析。书中可能包含数学模型、实验数据与实例解析等内容，以帮助读者更好地理解和掌握这些复杂的物理现象。 尽管作者和出版社尽力确保内容准确性和完整性，但他们并不提供任何关于商品性或特定目的适用性的明示或暗示保证。 《电磁波传播、辐射与散射》是深入理解现代科技中电磁波作用的重要资源。无论是学术研究还是工程实践领域，这本书都提供了丰富的知识及深刻的见解。
     
  • 随机生成圆与椭圆_随机介质中的圆多孔介质
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    本研究探讨了在随机介质中生成圆和椭圆形状的多孔结构的方法，分析其几何特性和分布规律，为材料科学和流体动力学领域提供理论支持。 在矩形方框内随机生成具有不同半径的圆，以模拟多孔介质。
     
  • 改进的介质柱二维电磁散射MoM-CG-FFT数值方法（2002年）
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    本研究提出了一种改进的二维电磁散射问题求解技术，结合了矩量法、共轭梯度算法及快速傅里叶变换，显著提升了计算效率和精度。 本段落探讨了两种计算二维介质柱电磁散射的数值方案，并在此基础上提出了一种改进的方法。这两种基本方案分别是基于极化电流和总电场的积分方程，通过结合矩量法（MoM）、共轭梯度法（CG）和快速傅里叶变换（FFT）的技术来解决电磁散射问题。改进方案的主要特点在于它通过在包含介质柱横截面的矩形区域内生成离散网格，同时保持代数方程组在原横截面上建立的方式，从而有效地利用MoM-CG-FFT技术处理所考虑的电磁散射问题。 #### 基本概念 - **矩量法（MoM）**：是一种数值方法，用于求解微分方程或积分方程，在电磁场理论中的边界条件问题中应用广泛。其基本思想是将连续域上的问题离散化，并通过选取合适的基函数和测试函数来近似原方程。 - **共轭梯度法（CG）**：是一种迭代算法，用于求解大型稀疏线性系统的问题，在电磁散射计算中被用来加速MoM产生的系数矩阵的求解过程。 - **快速傅里叶变换（FFT）**：一种高效的算法，用于计算离散傅里叶变换及其逆变换。在处理大规模数据时具有显著的时间复杂度优势。 #### 两种原始方案 1. **极化电流积分方程方案**：该方法采用极化电流作为未知量来建立相应的积分方程。这种方法适用于电磁散射问题，但在某些特定条件下可能面临收敛性挑战。 2. **总电场积分方程方案**：此方案以总电场为未知函数构建积分方程，能够更准确地模拟复杂环境下的电磁行为，但计算效率和精度在实际应用中可能会受到限制。 #### 方案的不足之处 - 计算资源需求较高，在处理较大尺寸的目标时尤其明显。 - 对于特定配置的问题可能存在收敛速度慢的情况。 - 在某些类型的电磁散射场景中的适用范围可能有限制。 #### 改进方案 改进方案的主要目标在于提高计算效率和减少资源消耗，具体包括以下几点： 1. **网格生成**：在包含介质柱横截面的矩形区域内创建离散网格。这种方法简化了问题建模，并减少了所需的内存。 2. **方程建立**：虽然新方法采用更大的矩形区域进行网格划分，但是代数方程组仍然基于原始横截面上的数据构建。这样既保证了解决方案的有效性，也充分利用了MoM-CG-FFT技术的优势。 3. **计算过程优化**：文中详细介绍了改进后的具体步骤以及如何利用上述方法提高电磁散射问题的处理效率和精度。 #### 数值结果 文章中提供了一些不同结构下的数值实验数据，证明了新方案的有效性和优越性。通过比较原始与改进方案的结果可以发现，在保持较高计算准确性的前提下，新的解决策略大幅减少了所需的计算时间及资源消耗。 #### 结论 改进后的MoM-CG-FFT方法在处理二维介质柱电磁散射问题时表现出显著优势，不仅提高了效率、降低了成本，并且解决了原有方案的一些局限性。这为该领域的研究与工程应用提供了重要支持。
     
  • 基于MATLAB仿真的平面电磁波在不同介质界面的入射分析
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    本研究利用MATLAB仿真技术，深入探讨了平面电磁波穿过各种不同介质界面时的行为变化和反射、折射规律。 使用MATLAB仿真平面电磁波在不同媒介分界面上的入射情况。
     
  • 矩量法在电磁辐射与散射问题中的应用
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    本研究探讨了矩量法在解决电磁辐射和散射问题中的理论基础及其应用实践，展示了该方法在工程领域的重要性和有效性。 电磁辐射与散射问题的矩量法 李世智编著 电子工业出版社1985年出版。