Diffraction、Scatterring、Diffusion、Reflection 衍射、散射、干涉、折射

原创已于 2025-04-23 14:25:39 修改 · 951 阅读

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#计算电磁学 #地震学 #电磁学

于 2025-04-17 11:09:33 首次发布

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还没写完，不小心发了！！但最近正在研究这个方面，欢迎提问！！

电磁波与物质的作用只有两种：吸收和散射！！！而反射，折射只是散射的一种直接体现。

衍射本质上也是散射（通常无法直接计算，too complicated,只能用波场模拟），但由于数学上过于复杂，可以用Huygens原理唯象的理解！

然而，对于爬行波的等效电磁流，目前还没有相关方面的研究。

前言

terminal 说明

diffraction 在这里叫绕射更合适！

一、标量babinet's principle

引自max.born classic book

closing remark

1.born从kirchhoff和huygens原理出发，推导出了babinet原理，并且证明point scattering振幅等价于small disruption in smooth interface.物理图像可以从下面理解：

从a到d是：point scatterer到plane的过程，而从d到a可以看作对plane不断的扣小缝（silt）

二、衍射babinet's principle （严格表述）

巴比涅原理Babinet’s Principle的陈述

巴比涅原理‍‍‍，也译作巴俾涅原理，指在点光源照射下，一个不透光物体产生的衍射图样和一个带有与该物体形状、大小完全相同的孔的衍射屏产生的衍射图样完全相同。巴比涅原理大多用在光学，但它对其它形式的电磁辐射也是正确的。事实上，它是所有波衍射的一般原理，都是正确的。巴比涅原理的最常用地方是它能觉察尺寸和形状的等价。

数学公式

巴比涅原理可以用场等效原理的概念在数学上表述。如果E1和B1是由于不透明屏幕中的孔径而在一点上产生的电场和磁场，并且E2和B2是因为透明屏幕中的不透明对象而在同一点上形成的场，则Babinet原理指出：

和

二、绕射（diffraction，但是翻译为绕射更形象）

1.

在解决电磁散射和辐射问题时，最基本的方法是通过求解Maxwell方程来得到散射问题的解。然而，只有极少数问题可以得出严格的解析解。这些能求得解析解的问题所涉及到的物体，其几何形状一般都比较规则，而且物体的曲面与正交坐标系刚好相重合。

为了克服几何光学和物理光学方法的不足，J．B．Kellerl4115116]提出了几何绕射理论(GrD)，几何绕射理论把经典的几何光学概念加以推广，系统地引入了一种绕射射线。这种绕射射线产生于散射体表面上有某种不连续性的局部区域，例如物体表面上几何形状和电特性的不连续之处以及光滑凸曲面上的掠入射等。绕射射线的特点是：它不仅能进入几何光学亮区，而且能进入几何光学阴影区。因此，绕射射线能计算阴影区的场。