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第1章 光的电磁理论基础1

1.1 麦克斯韦方程组1

1.2 电磁场边界条件2

1.3 电磁场波动方程4

1.4 矢量势和标量势5

1.5 几个重要的定理7

1.5.1 对偶性原理7

1.5.2 唯一性定理8

1.5.3 等效原理9

1.6 高斯光束的描述10

1.6.1 高斯光束场分量的数学描述10

1.6.2 任意入射高斯光束的数学描述13

参考文献15

第2章 规则形状粒子对高斯光束的散射16

2.1 规则坐标系中的矢量波函数16

2.1.1 矢量波动方程的直接解16

2.1.2 球坐标系中的矢量波函数18

2.1.3 椭球坐标系中的矢量波函数21

2.1.4 圆柱坐标系中的矢量波函数25

2.2 球形粒子对高斯光束的散射26

2.2.1 高斯光束用球矢量波函数展开26

2.2.2 均匀球粒子对高斯光束的散射29

2.2.3 双层球粒子对高斯光束的散射31

2.2.4 数值计算结果35

2.3 椭球粒子对高斯光束的散射37

2.3.1 高斯光束用椭球矢量波函数展开37

2.3.2 均匀椭球粒子对高斯光束的散射39

2.3.3 双层椭球粒子对高斯光束的散射45

2.3.4 数值计算结果49

2.4 圆柱粒子对高斯光束的散射51

2.4.1 高斯光束用圆柱矢量波函数展开51

2.4.2 均匀圆柱粒子对高斯光束的散射52

2.4.3 双层圆柱粒子对高斯光束的散射54

2.4.4 数值计算结果56

参考文献57

第3章 任意形状粒子对高斯光束的散射59

3.1 矩量法基本原理59

3.1.1 矩量法的数学描述59

3.1.2 基函数和测试函数60

3.2 任意形状理想导体粒子对高斯光束的散射61

3.2.1 积分方程的建立61

3.2.2 积分方程的离散62

3.2.3 奇异积分的处理63

3.2.4 矩阵方程的求解69

3.2.5 散射场的计算74

3.2.6 数值计算结果75

3.3 任意形状均匀介质粒子对高斯光束的散射76

3.3.1 积分方程的建立76

3.3.2 积分方程的离散78

3.3.3 散射场的计算78

3.3.4 数值计算结果78

3.4 任意形状核壳型结构复合粒子对高斯光束的散射81

3.4.1 内核为理想导体情况81

3.4.2 内核为多种介质情况84

参考文献89

第4章 随机离散粒子对高斯光束的散射91

4.1 随机离散粒子的数值模拟91

4.2 单个粒子散射问题的FE/BI方法92

4.2.1 有限元公式93

4.2.2 边界积分公式97

4.3 离散粒子散射问题的FE/BI/CBFM98

4.3.1 离散粒子散射问题FE/BI方程的建立98

4.3.2 离散粒子散射问题FE/BI方程的CBFM求解100

4.4 随机离散粒子对高斯光束散射问题的数值模拟102

参考文献105

第5章 分形凝聚粒子对高斯光束的散射106

5.1 分形凝聚粒子的数值模拟106

5.1.1 分形的基本概念106

5.1.2 分形维数的确定107

5.1.3 分形凝聚粒子的理论模型107

5.1.4 分形凝聚粒子的数值模拟108

5.2 单个粒子散射问题的T－矩阵方法109

5.2.1 扩展边界条件109

5.2.2 传输矩阵的计算111

5.3 分形凝聚粒子散射问题的T－矩阵方法114

5.4 分形凝聚粒子对高斯光束散射的数值模拟116

参考文献118