複雜含核粒子對無衍射波束散射問題的研究

《複雜含核粒子對無衍射波束散射問題的研究》是依託西安電子科技大學，由崔志偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：複雜含核粒子對無衍射波束散射問題的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：崔志偉
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

本項目擬採用理論求解和數值模擬相結合的方法研究複雜含核粒子對任意入射無衍射貝塞爾波束的散射問題。將通過貝塞爾波束標量解的形式和坐標系旋轉理論,推導出能夠準確描述任意入射貝塞爾波束電磁場分量的數學表達式；基於廣義洛倫茲米理論，從理論上準確有效的求解塗層球、偏心球等規則含核粒子對貝塞爾波束的散射問題；採用基於面積分方程的矩量法及其快速算法對貝塞爾波束入射下具有任意形狀和複雜內部結構的含核粒子的散射進行數值模擬。通過研究貝塞爾波束入射下系列含核粒子的散射特性，有望明確核心的數量、大小、形狀以及位置對散射強度分布的影響，揭示含核粒子對無衍射波束散射的規律，從而為雷射對微粒的探測、診斷以及操縱技術提供關鍵的理論支持和實際指導。

結題摘要

自然界和工業生產中遇到的許多粒子，比如諸多的生物細胞、大氣中的氣溶膠顆粒、水滴包裹的冰核、宇宙環境塵埃顆粒、摻雜顆粒的合成材料等，均可看作是具有核殼型結構的複合粒子,研究這類含核粒子的光散射特性具有重要的現實意義。通過觀測粒子對入射光波的散射強度分布特性、偏振特性、頻譜特性等，可以反演和分析粒子的形狀、結構、尺寸、性質等物理特性，進而改進實驗及套用進程。對於平面波和高斯雷射波束入射下這類含核粒子的散射問題，國內外的眾多學者已經進行了大量研究，也取得了較為豐碩的成果。近年來，貝塞爾波束作為一種無衍射雷射波束，由於其所具有的“無衍射”和“自重建性”等特徵，引起了眾多研究者的興趣，研究含核粒子對貝塞爾波束的散射特性亦已成為一個熱點問題。本項目採用理論求解和數值模擬相結合的方法研究了含核粒子對任意入射無衍射貝塞爾波束的散射問題。通過貝塞爾波束標量解的形式和坐標系旋轉理論,推導出了能夠準確描述任意入射貝塞爾波束電磁場分量的數學表達式；基於廣義洛倫茲米理論，從理論上準確有效的求解了塗層球、偏心球等規則含核粒子對貝塞爾波束的散射問題；採用基於面積分方程的矩量法及其快速算法對貝塞爾波束入射下具有任意形狀和複雜內部結構的含核粒子的散射進行了模擬。通過研究貝塞爾波束入射下系列含核粒子的散射特性，明確了核心的數量、大小、形狀以及位置對散射強度分布的影響，揭示了含核粒子對無衍射波束散射的部分規律，有望為雷射對微粒的探測、診斷以及操縱技術提供關鍵的理論支持和實際指導。在本項目的資助下，協助培養博士研究生3名，出版專著一本，在Physics Reports、JQSRT、 JOSA A，Journal of Optics等國內外學術期刊會議上發表學術論文21篇，10篇被SCI檢索。其中Physics Reports是國際物理科學類最具影響力的國際期刊之一，專門發表該領域各研究方向全球知名專家撰寫的綜述性論文，對相關領域的發展具有非常重要的引領和指導作用，論文發表當年度該期刊的影響因子為20.033。