在各向异性散射大气中用离散坐标法计算辐射传输的新进展

在Chandrasekhar提出离散坐标法之后,已有许多人利用它来进行大气中辐射传输问题的研究,并且,从最初用来描述均匀介质中的辐射传输,扩展到用于非均匀大气中。它是计算散射大气中辐射传输的标准方法之一。     

激光大气闪烁概率分布

一、物理模式 根据Dashen波在随机介质中传输时的多路Format路径模式,在湍流大气中传输的光束在接收面上某点的光场可假设为由通过不同Fermat路径传输的散射分量的组合,其可用两个总分量的相干叠加表示:     

“嫦娥一号”对环形山起伏非均匀月表层微波辐射观测的理论建模分析

中国“嫦娥一号”探月卫星在世界上首次采用多通道微波辐射计垂直测量月球表面的微波热辐射, 以期由多通道微波辐射亮度温度了解整个月球表面的微波辐射特征, 进而反演月壤层厚度, 估算月壤层富含的氦3含量. 在该科学目标和技术条件下, 讨论了月球表面微波辐射理论建模中月表粗糙面、温度廓线介质辐射、密集粒子散射等物理要素的影响. 按照月表面环形山数目与形态的统计特征, 数值构造环形山随机分布的月表面地形. 由规则三角形网格对“嫦娥一号”微波辐射计空间分辨率量级的月表面地形数值剖分, 来计算随机起伏粗糙月表面微波平均反射率与发射率. 数值结果表明在“嫦娥一号”微波辐射计空间分辨率的条件下, 环形山月表面可视为平表面建模. 由具有相干势的准晶体近似讨论了月壤层密集颗粒的散射与吸收特性, 及其月壤层有效介电常数的计算. 用分层辐射传输方程推导具有非均匀温度廓线分布的月尘、月壤、月岩层微波辐射亮度温度, 分析了各个物理参数对辐射亮度温度的影响. 从而分析了“嫦娥一号”对月表面微波辐射观测的三层结构理论建模与参数选取.     

非球形微粒复合体各向异性的介电特性和渗流转变

当微粒复合体材料中异质微粒的大小远小于入射电磁波长时,这种复合体材料的平均介电特性可用宏观均匀的概念——有效介电常数ε_(eff)来表征。多年来,复合体材料有效介电常数的研究是用静电学方法求解微粒子的极化率和偶极子矩,没有说明偶极子的相互作用或微粒子的散射效应是如何被忽略的。微粒复合体介质可一般地看作随机介质,其介电常数在微粒的ε_s和背景材料的ε_b二者间随机起伏取值。随机介质的介电特征与粒子大小形状或介电     

粘弹性介质中波的逆散射问题

本文综合近年来的研究成果，评述了InvariantImbeding方法在粘弹性波的逆散射问题中的应用，系统地介绍了具有代表性的粘弹性介质中波的逆散射问题及其求解过程，特别介绍了对以粘弹性介质的传播算子为基础的反演方法及此方法在非均匀介质的逆散射问题中的应用。最后展望了粘弹性波的逆散射问题中有待进一步研究的工作以及可能的应用前景。     

Nd:YAG倍频激光泵浦的染料分布反馈激光辐射研究

分布反馈法实现激光辐射输出与传统的激光辐射机制不同,它是由激活介质中增益或折射率的周期性调制构成谐振腔,并通过布喇格散射提供竞争模式的分布反馈,形成满足布喇格条件的振荡激光。     

辐射幽禁效应研究

辐射在吸收介质中的传输过程,由于吸收与再发射过程存在,一个光脉冲从入射到透出光子曾反复经过吸收、发射、再吸收、再发射……的多次过程。这种辐射幽禁效应会引起脉冲时间分布产生变化。吸收辐射介质的能级的寿命、跃迁几率、介质密度都是产生这一效应的主要因素。因此研究这一问题可搞清楚荧光的时间谱与介质浓度及微观参数的关系,Payne等     

随机增益介质中准态模的激发与随机激光的形成机制

随机激光是随机增益介质中的受激辐射现象, 其形成机制是理论和实验中感兴趣的问题. 通过复折射率的虚部将光学增益引入介质中, 采用时域有限差分法研究了非增益随机介质中准态模的频谱和空间分布特性, 以及增益介质中准态模的放大特性, 并用随机激光的准态模理论解释了随机激光的形成机制. 模拟结果显示, 非增益随机介质中的准态模相当于传统激光腔的腔模, 在增益介质中能被放大. 当增益大于阈值时, 一些准态模在增益介质中被放大, 形成随机激光.     

量子遥感研究

当今科学技术的发展和经济建设的迫切需求．对遥感科技提出了更高的要求。遥感应用领域的扩大，要求在新的层次上解决许多应用基础问题，如遥感信息、成像机理、电磁波辐射传输模型与地学影像特征规律等。新一代遥感仪器的遥感原理论证以及在遥感技术应用的理论和方法等方面都需要继续开展深入的研究。     

森林垂直结构参数实测与遥感研究进展:以叶面积指数和聚集指数为例

森林垂直结构参数指的是森林冠层孔隙率、郁闭度、叶面积指数(leaf area index, LAI)和聚集指数(clumping index, CI)等关键结构参数在垂直方向的分布特征.获取森林垂直结构参数是深入研究森林碳氮水循环和遥感辐射传输过程的关键环节.本文聚焦LAI和CI,探讨森林垂直结构参数地面实测与遥感反演研究进展.地面测量的常用仪器有LAI-2200、数字半球相机和光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)测量仪等,不同高度的测量可以通过破坏采样、塔基测量和移动升降机等手段来进行.地面测量方法虽然较为准确,但通常比较费时费力,不利于获取大范围信息.遥感方法主要通过经验的植被指数估算或物理模型反演来进行.激光雷达(LiDAR)作为一种主动式遥感方法,具有反演垂直结构参数的独特优势.虽然遥感方法能够进行大范围连续观测,但目前还没有成熟的全球遥感产品能满足实际需求,少数区域产品也缺乏充分的质量检验.森林垂直结构参数已经在陆面过程模型、冠层辐射传输模型和森林经营管理中展现了巨大的应用价值.未来的研究应进一步探索新的地面测量和遥感反演方法,分析参数的垂直分布特征,同时开展垂直结构参数的验证研究,为森林垂直结构参数在模型机理研究和森林管理中提供科学依据.     

一个改进的多层介质中电子散射模型——“等效单一介质散射”计算方法

作者提出的中能电子在多层固体介质中散射的物理模型及Monte carlo模拟计算方法,在薄膜背散射电子发射、多层薄膜X射线定量分析及电子束曝光能量沉积的理论计算等方面得到较好应用。该模型基于“等步数变步长”的概念,认为人射电子从一个介质散射进入另一介质时,在新介质中的散射次数等于总散射次数N减去已发生的散射次数n。由电子在固体中等步长散射模型得新介质(严格讲应是下一介质)中电子散射平均自由程     

1.38μm波长冰晶粒子的单次和多次散射特性

研究了由六角形柱状和盘状冰晶组成的卷云在波长为１．３８,３．９７９,６．５和１１．０３μｍ的辐射特性与它的微物理特性的关系。卷云的单次散射用Ｍｉｅ散射理论和改进的射线光学理论计算,其辐射特性用累加－倍加法计算。结果表明,卷云在近红谱区的１．３μｍ,相似性参数及辐射特性与卷云的微物理特性之间的关系比当前气象业务卫星所使用的３个红外通道要好。因而,１．３８μｍ水汽吸收带在遥感卷云微物理特性及其光学特性     

封面说明

正能源的传输和利用效率是衡量社会进步和科技发展的重要指标.相比于对流和辐射传热过程,相变传热因其能够充分利用介质的潜热而可获得更高的热量传输效率.沸腾和冷凝是与人们生产生活密切相关的、最具代表性的相变换热传热过程.人类从新石器时代就已经掌握了沸     

低能电子在多元介质中散射Monte Carlo计算方法

在电子束显微分析、电子束曝光技术研究中,样品的X射线微区定量分析、薄膜厚度测定以及电子束曝光定量计算等一系列重要课题均涉及电子在多元介质中复杂散射模拟。应用Monte Carlo方法,电子的每一步散射,迄今所采用的方法均需随机抽样确定何元素原子为散射中心,再进一步计算散射步长、散射角及能量损失等。基于Rutherford-Bethe模型,一个具有N种元素介质,一次散射事件中,若ⅰ号元素原子发生散射的几率记为R表示(0,1)上均匀分布的随机数,则须由∑P_ⅰ<及≤∑_ⅰ(k=1,2,…,N)随机抽样确定k号元素原子为散射中心。因此,较之纯元素,多元介质中电子散射模拟复杂得多。特别是电子能量降至几个keV或更低时,电子的弹性散射需用量子力学分波法描述并用数值方法计算,计算过程就更加繁复。为此,本文提出一个低能电子在多元介质中散射Monte Carlo模拟计算方法。电子的弹性散射用Mott散射截面描述,提出平均散射截面的概念将多元介质等效为单一元素介质,从而摒弃传统的抽样确定散射中心方法,使电子散射模拟大为简化。电子非弹性散射基于电子能量损失连续减速近似,给出将多元介质中电子能量损失Bethe方程转换为具有平均原子序数、平均原子量的单一元素能量损失方程后再确定修正系数K的方法。应用本文方法,对不同能     

计算热辐射学的进展

描述辐射能传输过程的基本方程为辐射传递方程. 在三维半透明介质中, 辐射强度是七维变量的函数, 多数情况下只能通过数值计算的途径进行近似求解. 数值模拟方法已成为半透明介质内热辐射传递理论研究和工程应用的重要手段. 本文对国内学者在计算热辐射学方面取得的主要研究进展进行了综述, 提出了今后计算热辐射学研究的重点.     

电子在多层介质中的散射模型及Monte Carlo模拟计算方法

多层薄膜(包括一定衬底上的单层膜)X射线微区定量分析、电子束曝光技术中能量沉积的理论计算等是一类对大规模集成器件的研制和材料科学的发展具有重要意义的课题。上述研究均涉及如何描述keV电子在多层介质中散射过程。虽然不少学者提出了电子在厚块状样品中散射的物理模型,且在电子束显微分析中得到成功的应用,但电子在多层介质中散射的有关理论和计算方法则鲜见报道。     

大气中红外辐射传输的参数化模式

一、引言 在利用大气环流模式进行长期数值天气预报和气候模拟的研究中,需要很好地考虑辐射在大气中传输的问题。目前,已经有很多精确的方法可以计算现实的模式大气中的辐射传输,但它们都需要大量的计算机时间,因而,应用这些方法到大气环流模式中是不现实的。这就需要建立简化的辐射传输计算方案,它们要有足够的精度,但只需很少的机时。Stephens对这     

大气微波辐射与水汽的遥感

地面上接收大气的微波辐射可以遥感大气温度、湿度层结和云雨要素。在1981年9月—10月,本实验室用5 mm-1.35 cm波段中4个频段的微波辐射计进行大气遥感实验,本文讨论有关8 mm微波窗区和1.35 cm水汽吸收带大气微波辐射特性,以及用此两波段遥感大气总水汽含量的方法和实验。     

阵列瞬态电磁脉冲传输特性研究

依据均匀圆盘电流模型辐射电磁脉冲的轴线能量解析解, 给出了单元天线轴线能量传输特性的物理实质, 在此基础上, 提出了时域天线辐射电磁脉冲的点源近似模型, 并依次解析分析了阵列天线辐射电磁脉冲波束的能量传输特性, 波束宽度等特征参数. 采用基于Blumlein形成线的光导开关和超宽带槽天线一体化的辐射单元设计方法, 研制了23×16单元的阵列瞬态电磁脉冲产生系统; 在2.5 km范围内, 验证了瞬态电磁脉冲可以确定脉冲波形在自由空间传播、并具有场分量的相长叠加与波束聚焦特性等原理性概念; 在误差范围内, 理论计算与实验测试结果一致.     

空间介质充放电研究现状及展望

空间环境与航天器介质材料相互作用引起的介质充放电现象是威胁航天器安全运行的重要因素之一.尤其是随着航天器工作电压的提高,该问题尤为突出,严重制约了高电压、大功率航天器的发展.本文综述了国内外空间介质充放电领域的研究现状、存在的问题及未来发展.首先,介绍了空间介质充放电现象及其危害,当前我国航天器发展对空间介质的工程需求;分析了空间介质充放电发展历程及新时期深空探测、国际空间站的发展对空间介质的新要求和挑战.其次,从介质充放电机理、放电抑制措施、数值计算和计算机仿真等方面,总结了介质表面充放电和介质深层充放电的研究现状和存在问题.再次,介绍了空间介质充放电试验与材料特性的研究热点问题.包括:电子辐射下表面电位衰减与材料特性;电子辐射下介质内部空间电荷原位测量与材料特性;电子辐射下介质真空沿面闪络特性.最后,结合当前研究中存在的问题,展望了空间介质带电领域亟需解决的科学问题.