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高介電常數飄浮粒子之紅外光吸收散射
Infrared Absorption and Scattering by Aerosol Particles with Hi- gh Permittivity
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摘要
飄浮粒子對電磁波吸收和散射的研究在許多工程上是愈來愈重要了；其中 包括醫學研究、大氣層雲霧特性之研究、氣候形成之預測、不正常天候對 通訊雷達波傳輸衰減的影響、煙霧效應的研究、引擎中汽油燃燒熱量轉換 的研究、核戰後冰冷現象的評估、戰車對雷達隱蔽性之研究，以及其他軍 事方面的應用。 本論文首先利用體積積分方程式伴隨瞬間脈衝值法來計 算高介電常數黃銅飄浮粒子的紅外光消光特性，五種飄浮粒子碎粒模型和 一種近似體心立方的結構被選擇用來做理論模擬。因為受到計算機記憶體 容量和計算機使用效率的限制，利用體積積分公式去計算飄浮粒子對電磁 波的散射吸收值在飄浮粒子數量上很難超過1- 000 ，為了克服這項困難 ，我們提出了時域有限差分法配合近似體心立方結構模型來對高數量黃銅 飄浮粒子的散射吸收特性作理論數值模擬。過程中並比較頻域體積積分法 與時域有限差分法在同數量飄浮粒子下計算結果之差異，而數值模擬的準 確性則委請中山科學研究院四所提供實驗數值驗證之。相形之下，我們發 現有限差分法的理論值遠較體積積分方程式的理論值更接近實際的實驗值 。為了能夠簡單的計算出飄浮粒子的紅外光消光特性，論文最後採用時域 有限差分法所模擬出來的數值資料，配合最小平方誤差法，推導出高介電 常數飄浮粒子之紅外光消光經驗公式；比例消光截面積為入射波頻率（波 長）、粒子大小、粒子數目等的函數。經驗公式的獲得在計算飄浮粒子紅 外光之消光特性上助益是很大的，經實驗數值驗證，此經驗公式的平均誤 差小於10%。
延伸閱讀
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