等离子体对电磁波吸收和散射的新机制

• 作 者: 王栋
• 机 构: 中国科学技术大学
• 出 处: 中国科学技术大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 等离子体 电磁波 非线性吸收 吸收机制 非线性散射

本文主要提出并研究了等离子体对电磁波的一种新的非线性吸收机制——含铁磁尘埃等离子体对电磁波的吸收；以及等离子体对电磁波的一种新的非线性散射机制——等离子体中漂移涡旋对电磁波的散射。本文分为四章，安排如下：
第一章，绪论。对电磁波在等离子体中的传播及等离子体对电磁波的散射作一简略的介绍，并回顾了该领域之前的一些研究及结论。
第二章，提出一种新的等离子体对电磁波的非线性吸收机制。考虑在等离子体中参杂铁磁性尘埃颗粒，在铁磁尘埃与电磁波的相互作用过程中，由于铁磁尘埃颗粒的剩余磁耗，导致对电磁波的衰减和附加吸收。研究表明，与通常的等离子体对电磁波的碰撞吸收机制相比，参杂磁性颗粒后的等离子体有效地扩展了电磁波的吸收频带。同时，在较宽的频率范围内，明显的提高了吸收率。
第三章，研究一种新的等离子体对电磁波的非线性散射机制。利用准二维模型，在一阶Born近似下解析研究了偶极静电漂移涡旋对寻常电磁波(O模电磁波)的非线性散射，得到了在不同极限情况下总散射截面的解析近似表达，给出对它的物理含义的分析，并对散射截面的角分布进行了分析和讨论。研究发现，在不同的极限近似下，散射截面角分布的最大值所对应的散射角有很大不同，总散射截面与等离子体的参数密切相关，而在很大参数范围内与入射电磁波的频率无关。最后我们进行了涡旋对电磁波散射截面的数值计算，得到了在雷达波频率范围内散射截面的角分布以及总散射截面随入射波频率的变化，发现在低频端总散射截面较大，散射效果较好。第四章,给出对工作的总结和不足，以及今后工作的方向和计划。