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多物理场仿真杂志:IEEE 特刊
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应用展示

粒子的电磁波散射

S. Yushanov, J. Crompton, and K. C. Koppenhoefer, Altasim Technologies, OH, USA

在电磁波通过物质时,它们会与粒子或杂质相互作用扰动局部电子分布,从而产生电磁辐射和散射。有一个用以描述电磁波散射的数学模型,称为米氏散射,它可以对与粒子大小无关的一般散射情况提供通用解决方案。米氏散射的应用实例包括大气中的尘埃粒子、水中的油滴以及用于测量生物系统中的细胞核。

为了模拟米氏散射,需要使用麦克斯韦方程组表示入射场、散射场和内部场,这些在解析法求解中,是以无穷级数的形式表示以上几个参数。AltaSim Technologies 利用 COMSOL Multiphysics 软件开发了仿真模型,可以轻松地获得电磁能量吸收、散射和消光的速率以及辐射力。他们使用完美匹配层(PML)、远场计算,以及表面边界条件来计算散射能量。他们设计的计算模型可以帮助研究人员可视化粒子对于入射电磁波的影响,以便能更好地了解它们之间的相互作用。

图片显示了由于半径为 0.1 μm 的粒子引起的入射电磁波散射而产生的电场的 z 分量分布情况。箭头显示了频率为 950 THz 时,相对电场的时均功率流。

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