Scattering of Electromagnetic Waves pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Kong, J. A.; Tsang, L.; Tsang, Leung

出品人:

页数:736

译者:

出版时间:2001-6

价格:0

装帧:

isbn号码:9780471388005

丛书系列:

图书标签:

scattering
电磁波散射
散射理论
电磁学
微波技术
天线
无线电传播
计算电磁学
数值方法
物理学
工程学

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具体描述

A timely and authoritative guide to the state of the art of wave scattering Scattering of Electromagnetic Waves offers in three volumes a complete and up-to-date treatment of wave scattering by random discrete scatterers and rough surfaces. Written by leading scientists who have made important contributions to wave scattering over three decades, this new work explains the principles, methods, and applications of this rapidly expanding, interdisciplinary field. It covers both introductory and advanced material and provides students and researchers in remote sensing as well as imaging, optics, and electromagnetic theory with a one-stop reference to a wealth of current research results. Plus, Scattering of Electromagnetic Waves contains detailed discussions of both analytical and numerical methods, including cutting-edge techniques for the recovery of earth/land parametric information. The three volumes are entitled respectively Theories and Applications, Numerical Simulation, and Advanced Topics. In the second volume, Numerical Simulations, Leung Tsang (University of Washington) Jin Au Kong (MIT), Kung-Hau Ding (Air Force Research Lab), and Chi On Ao (MIT) cover: Layered media simulations Rough surface and volume scattering simulations Dense media models and simulations Electromagnetic scattering by discrete scatterers and a buried object Scattering by vertical cylinders above a surface Electromagnetic waves scattering by vegetation Computational methods and programs used for performing various simulations

电磁波散射的几何光学与波动光学分析内容简介：本书深入探讨了电磁波在复杂介质结构中传播与散射的理论基础、数值方法及其在工程与物理领域的应用。全书结构严谨，从麦克斯韦方程组的基本形式出发，逐步过渡到对散射问题的精确描述和近似求解，旨在为读者提供一个全面且深入的认知框架。第一部分：基础理论与散射机制本书首先回顾了电磁场理论的核心——麦克斯韦方程组。详细阐述了其在不同介质（如均匀、各向异性、线性与非线性介质）中的微分和积分形式，并推导出了波动方程的解析解。重点讨论了平面波的传播特性，以及由边界条件决定的反射和折射现象，为后续的散射分析奠定坚实的理论基础。随后，引入了散射理论的核心概念，包括散射截面（微分截面和总截面）、极化、相干性以及散射矩阵（S-Matrix）的构建。我们详细分析了散射过程中的能量守恒原理，并引入了泰勒展开和傅里叶变换等数学工具来描述散射场的空间依赖性。第二部分：解析方法与几何光学近似在几何光学（Ray Optics）领域，本书探讨了光线追踪的基本原理，这是处理大尺度散射问题的有效工具。我们详细分析了折射定律（斯涅尔定律）在曲面上的推广，并讨论了如何利用射线理论来预测光束在具有复杂曲率的界面上的传播路径。特别关注了焦散面（Caustics）的形成机理及其对光强分布的影响，并介绍了波动光学如何修正几何光学在这些奇异点处的失效问题。针对特定几何形状的散射体，如平面界面和简单球体，本书给出了解析解的推导过程。例如，详细展示了菲涅耳系数的导出，以及在平面电磁波照射下，无限大导体平板和介质平板的反射与透射分析。第三部分：波动光学方法与数值求解随着散射体尺寸与电磁波波长接近或小于波长时，波动光学效应变得至关重要。本书系统地介绍了求解散射问题的三大主流方法： 1. 积分方程方法：重点讨论了瑞利-汉斯泰姆积分方程（Rayleigh-Hamburger Integral Equation）和玻恩近似（Born Approximation）。对于弱散射问题，玻恩近似提供了快速估算散射场的一阶或高阶修正。对于强散射和内部场计算，本书详细解析了密勒格林函数法（Möller-Rosenfeld Integral Method），阐述了如何将体积积分转化为表面积分，并讨论了其在计算电磁波在复杂材料内部的耦合和传播时的优势与局限性。 2. 模态展开法与模式匹配：对于具有良好对称性的散射体（如圆柱体和球体），模态展开法是精确求解的基石。本书详尽推导了米氏散射理论（Mie Scattering Theory），展示了如何利用球谐函数来展开入射波、内部场和散射场，并通过边界条件求解出相应的系数。这部分内容深入探讨了米氏散射中“辉光”、“阴影”和“反向散射”等经典现象的起源，并分析了多层球体的散射特性。对于圆柱体，则推导了涉及贝塞尔函数的散射解。 3. 容积法与网格方法（FDM/FEM/MoM）：针对尺寸远大于波长或几何结构极其复杂的实际问题，数值技术是唯一的出路。时域有限差分法（FDTD）：详细介绍了Yee单元的构建，稳定性和色散关系的分析，以及如何将吸收边界条件（ABC）和完全匹配层（PML）引入以模拟无限空间中的散射。重点讨论了FDTD在模拟瞬态散射响应和宽带特性分析中的应用。有限元法（FEM）：阐述了如何将亥姆霍兹方程在离散化的网格上转化为代数方程组。讨论了在散射问题中应用FEM的挑战，特别是如何有效地处理开放边界，以及引入的吸收边界条件（如PML-FEM混合方法）。矩量法（MoM）：作为基于积分方程的数值技术，MoM通过将未知电流或场分布离散化为基函数来求解散射问题。本书详细解释了如何构建阻抗矩阵，以及共轭梯度法和直接求解法在处理大型稀疏矩阵时的性能差异。第四部分：多重散射与光子输运在包含大量散射颗粒的介质中（如烟雾、云层、生物组织），多重散射效应成为主导。本书引入了辐射传输方程（Radiative Transfer Equation, RTE）作为描述宏观能量流的工具。通过分析RTE的背景，我们探讨了何时可以使用扩散近似（Diffusion Approximation）来简化问题，以及当散射各向异性较强时，RTE的数值求解策略（如离散坐标法或$P_N$近似）。此外，还探讨了离散偶极子近似（Discrete Dipole Approximation, DDA）在处理由大量小偶极子构成的非均匀介质中的散射问题时的适用性。第五部分：应用与前沿展望最后，本书将理论和方法应用于几个关键领域：遥感与逆散射：讨论了如何从测量到的远场散射数据反演出散射体的材料属性和几何形状，包括挑战性的多散射恢复问题。光学成像：分析了散射介质对成像质量的影响，并简要介绍了通过时间分辨或相干技术来抑制或利用散射的最新进展。电磁兼容性（EMC）：探讨了复杂结构对电磁波的散射如何影响设备的辐射和抗扰度。全书的论述严格遵循物理原理和数学推导，力求在理论深度和实际应用之间取得平衡，为高级研究生和专业研究人员提供了一部详实可靠的参考著作。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引人，深邃的蓝色背景仿佛象征着无垠的宇宙空间，点缀着无数闪烁的粒子，让人联想到光波在空间中的曼妙轨迹。我一直对电磁波的散射现象充满好奇，特别是当它们穿过复杂的介质时，那种令人着迷的衍射和衍射模式。这本书的标题“Scattering of Electromagnetic Waves”直击了我的兴趣点，我期待着它能像一个经验丰富的向导，带领我深入探索这个迷人的领域。我希望这本书能不仅仅是枯燥的公式堆砌，更能通过丰富的图示和生动的案例，帮助我理解散射的物理本质，例如瑞利散射、米氏散射等经典理论是如何解释自然界中各种光学现象的，比如天空为什么是蓝色的，或者彩虹的形成机制。同时，我也非常希望能看到一些关于现代散射理论在实际应用中的介绍，比如在雷达探测、医学成像、材料科学等领域的最新进展，这能让理论的学习变得更加有意义和具象化。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和实际应用相结合的理念让我非常欣赏。我希望书中能深入探讨电磁波散射在材料科学中的应用，例如通过分析材料表面的散射特性来表征其微观结构，或者设计具有特定散射行为的功能材料。我非常期待书中关于“负折射”材料的散射特性，以及它们如何实现“隐身衣”等神奇功能。另外，我对于电磁波在生物医学领域的应用也充满兴趣，比如利用散射原理进行组织成像，或者通过特定频率的电磁波对癌细胞进行治疗。我希望书中能提供相关的案例研究，并对其中的散射机制进行详细的解释。如果书中还能涉及一些最新的研究动态，例如在太赫兹波段的散射特性，或者在量子光学中的散射现象，那这本书的价值将会得到进一步的提升。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到这本书的时候，首先被其厚重的纸质和精美的排版所吸引。翻开目录，看到里面涵盖了从基础的麦克斯韦方程组到先进的数值模拟方法，这让我感到既兴奋又有些敬畏。我尤其关注的是关于散射截面、散射角分布以及极化效应的章节，这些概念对于理解电磁波与物质相互作用的细节至关重要。我希望书中能够深入浅出地讲解这些概念，并通过大量的物理图像和类比，帮助读者建立直观的认识。比如，对于散射截面的解释，是否能通过类比日常生活中遇到的“靶子”来形象地说明，以及如何通过数学公式来量化这一过程。而对于散射角分布，是否能有不同的介质（如球形粒子、不规则粒子）的散射图示，以直观展示不同情况下能量的分布趋势。极化效应部分，我期待能看到如何利用不同极化的电磁波来探测目标物的特性，这在遥感和通信领域都有广泛的应用。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对这本书的数学要求有些担忧，毕竟电磁波的散射涉及复杂的数学工具，如傅里叶变换、积分方程等。我希望这本书能够以一种循序渐进的方式引导读者，对于初学者可能接触到的数学概念，能否提供清晰的解释和必要的背景知识。我尤其关注书中关于数值模拟方法的部分，例如有限元方法（FEM）或时域有限差分法（FDTD）等，它们是如何被用来解决复杂散射问题的。我希望书中不仅能介绍这些方法的原理，还能提供一些伪代码或者算法流程图，以便读者能够更好地理解其实现过程。此外，对于一些更深奥的理论，比如多重散射、共振散射等，是否能通过一些简化的模型或者类比来帮助读者理解其物理含义，而不是仅仅停留在复杂的数学推导上。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容涉猎广泛，从理论的深度和广度来看，都显得颇具分量。我非常期待书中能够详细阐述不同尺度下电磁波散射的差异。例如，当电磁波的波长远小于散射体尺寸时，瑞利散射表现出的强烈的与波长四次方成反比的特性，以及它如何解释紫外线被大气散射后我们看到的蓝色天空。反之，当波长与散射体尺寸相当甚至更大时，米氏散射又会呈现出怎样的复杂图案和行为，书中是否能通过图示和数据分析来清晰地展示不同粒径对散射光强和方向的影响。我更希望看到的是，书中是否能就一些具体的应用场景，例如大气光学、海洋光学，或者在微纳光学领域，如超材料的散射特性，提供详细的案例分析。这不仅能加深对理论的理解，也能启发我们在这些领域进行创新。

评分☆☆☆☆☆