Основы физической теории дифракции (412,00 руб.)

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

Стр.10

П. Я. Уфимцев Основы физической теории дифракции Авторский перевод с английского П. Я. Уфимцева 4-е издание, электронное Москва Лаборатория знаний 2020

Стр.4

УДК 535 ББК 22.343 У88 Уфимцев П. Я. У88 Основы физической теории дифракции / П. Я. Уфимцев ; пер. с англ. — 4-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2020. — 353 с. — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10".— Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-00101-762-2 В книге изучается дифракция акустических и электромагнитных волн на телах, б´ольших по сравнению с длиной волны. Развитая в ней асимптотическая теория может быть полезна при решении разнообразных дифракционных задач, возникающих, например, в таких областях техники, как проектирование микроволновых антенн, конструирование акустических барьеров для снижения уровня шумов, мобильная и спутниковая радиосвязь, стелс-технология по созданию объектов, невидимых для радаров и сонаров. Для научных сотрудников, преподавателей вузов, аспирантов и студентов старших курсов, изучающих дифракционные явления в таких дисциплинах, как акустика, оптика, радиофизика, математическая физика и т. д. УДК 535 ББК 22.343 Деривативное издание на основе печатного аналога: Основы физической теории дифракции / П. Я. Уфимцев ; пер. с англ. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. — 350 с. : ил. — ISBN 978-5-94774-919-9. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-00101-762-2 Copyright ○c 2007 by John Wiley & Sons, Inc. All Rights Reserved. ○c Перевод на русский язык, Лаборатория знаний, 2015 This EBook is published under license with the original publisher John Wiley & Sons, Ltd.

Стр.5

Оглавление Предисловие ................................... 10 Предисловие автора к американскому изданию............... 15 Благодарности .................................. 17 Введение...................................... 18 Глава 1. Основные понятия в теории дифракции акустических и электромагнитных волн ...................... 23 1.1. Формулировка дифракционных задач ................. 23 1.2. Рассеянное поле в дальней зоне .................... 25 1.3. Физическая оптика............................ 29 1.3.1. Определение физической оптики ................ 29 1.3.2. Полный поперечник рассеяния ................. 32 1.3.3. Оптическая теорема ....................... 33 1.3.4. Теневое излучение ........................ 34 1.3.5. Теорема о теневом контуре и полный поперечник рассеяния . 39 1.3.6. Перечень свойств физической оптики ............. 42 1.4. Неравномерная компонента поверхностного поля .......... 43 1.5. Электромагнитные волны........................ 46 Задачи ..................................... 50 Глава 2. Дифракция на клине: точное решение и асимптотики ..... 53 2.1. Классические решения ......................... 53 2.2. Возбуждение плоской волной ..................... 58 2.3. Преобразование рядов в интегралы Зоммерфельда .......... 60 2.4. Лучевые асимптотики Зоммерфельда ................. 65 2.5. Асимптотики Паули ........................... 67 2.6. Равномерные асимптотики: обобщение метода Паули ........ 72 2.7. Комментарии к альтернативным асимптотикам............ 76 Задачи ..................................... 77 Глава 3. Дифракция на клине: приближение физической оптики .... 80 3.1. Исходные интегралы физической оптики................ 80 3.2. Преобразование интегралов ФО в каноническую форму ....... 83

Стр.6

6 Оглавление 3.3. Лучевые асимптотики для дифракционного поля в приближении ФО ........................... 87 Задачи ..................................... 89 Глава 4. Дифракция на клине: поле, излучаемое неравномерной компонентой поверхностных источников ............. 90 4.1. Интегралы и асимптотики........................ 90 4.2. Интегральная форма функций f (1) и g(1) ................ 95 4.3. Наклонное падение плоской волны на клин .............. 97 4.3.1. Акустические волны ....................... 97 4.3.2. Поляризационная связь электромагнитных волн ....... 101 Задачи .................................... 104 Глава 5. Первичная дифракция на лентах и полигональных цилиндрах ............................... 105 5.1. Дифракция на ленте .......................... 105 5.1.1. Приближение физической оптики для рассеянного поля . . 106 5.1.2. Полное рассеянное поле .................... 109 5.1.3. Численный анализ рассеянного поля ............. 113 5.1.4. ФТД первого порядка с усеченными источниками jh ()1 .... 116 5.2. Дифракция на трехгранном цилиндре ................ 121 5.2.1. Симметричное рассеяние: приближение ФО ......... 121 5.2.2. Обратное рассеяние: приближение ФО ............ 124 5.2.3. Симметричное рассеяние: ФТД первого порядка....... 126 5.2.4. Обратное рассеяние: ФТД первого порядка .......... 129 5.2.5. Численный анализ рассеянного поля ............. 131 Задачи .................................... 133 Глава 6. Осесимметричное рассеяние акустических волн на телах вращения ............................... 137 6.1. Дифракция на канонической конической поверхности ....... 137 6.1.1. Интегралы для рассеянного поля................ 138 6.1.2. Лучевые асимптотики...................... 140 6.1.3. Фокусировка краевызх волн .................. 146 6.1.4. Интерполяция для поля ush, ()1 с помощью функций Бесселя . . 148 6.2. Рассеяние на диске ........................... 149 6.2.1. Приближение физической оптики ............... 150 6.2.2. Поле, излучаемое неравномерными поверхностными источниками ........................... 152 6.2.3. Полное рассеянное поле .................... 154 6.3. Рассеяние на конусах: поле на фокальной линии .......... 156 6.3.1. Асимптотики .......................... 156 6.3.2. Численный анализ обратного рассеяния............ 160 6.4. Тела вращения с ненулевой гауссовой кривизной: обратное рассеяние ................................ 163

Стр.7

Оглавление 7 6.4.1. Приближение ФО ........................ 164 6.4.2. Обратное рассеяние. Поле на фокальной линии: ФТД первого порядка ...................... 166 6.4.3. Обратное рассеяние от параболоидов ............. 167 6.4.4. Обратное рассеяние от сферических сегментов........ 172 6.5. Тела вращения с ненулевой гауссовой кривизной: осесимметричное бистатическое рассеяние ....................... 175 6.5.1. Лучевые асимптотики для поля в приближении ФО ..... 177 6.5.2. Приближение ФО: интерполяция с функциями Бесселя для поля в области Ē – ę2ţ2t2ţ2Ē ................ 180 6.5.3. Приближение ФТД: интерполяция с функциями Бесселя для поля в области Ē – ę2ţ2t2ţ2Ē ................ 181 6.5.4. ФТД-асимптотики для поля в области Pę2ţ2t2ţ2Ē – ę вдали от геометрооптической границы t2a 2ę ........ 182 6.5.5. Равномерные асимптотики для поля ФО в лучевой области 2ę < tţĒ – ę, включая ее границу t2a 2ę .......... 182 6.5.6. Аппроксимация ФО-поля в области тени для отраженных лучей ............................... 186 Задачи .................................... 187 Глава 7. Элементарные акустические и электромагнитные краевые волны ................................. 189 7.1. Элементарные полоски на каноническом клине ........... 190 7.2. Интегральные представления для неравномерных компонент поверхностных источников jsh, ()1 .................... 192 7.3. Трехкратные интегралы для элементарных краевых волн ..... 195 7.4. Преобразование трехкратных интегралов в однократные . . .... 198 7.5. Асимптотики для элементарных краевых волн ........... 203 7.6. Аналитические свойства элементарных краевых волн ....... 207 7.7. Численные расчеты элементарных краевых волн .......... 211 7.8. Электромагнитные элементарные краевые волны .......... 214 7.9. Устранение сингулярностей при скользящих направлениях Ć0 = Ē и Ć0 = — – Ē ........................... 218 7.9.1. Акустические волны ...................... 219 7.9.2. Электромагнитные ЭКВ .................... 224 7.10. Некоторые публикации других авторов, имеющие отношение к элементарным краевым волнам .................. 229 Задачи .................................... 230 Глава 8. Лучевые и каустические асимптотики для краевых дифракционных волн ........................ 234 8.1. Лучевые асимптотики ......................... 234 8.1.1. Акустические волны ...................... 234 8.1.2. Электромагнитные волны.................... 239 8.1.3. Комментарии к лучевым асимптотикам ............ 240

Стр.8

8 Оглавление 8.2. Каустические асимптотики ...................... 242 8.2.1 Акустические волны ....................... 242 8.2.2. Электромагнитные волны.................... 246 Задачи .................................... 248 Глава 9. Многократная дифракция краевых волн: скользящее падение и дифракция волн с нулем диаграммы направленности (slope diffraction).................. 250 9.1. Постановка задачи и библиография.................. 250 9.2. Дифракция скользящих волн ..................... 251 9.2.1. Акустические волны ...................... 252 9.2.2. Электромагнитные волны.................... 256 9.3. Дифракция волн с нулем диаграммы направленности (slope diffraction) ............................ 257 9.3.1. Акустические волны ...................... 257 9.3.2. Электромагнитные волны.................... 260 9.4. Дифракция волн с нулем диаграммы направленности: общий случай slope diffraction .................... 261 9.4.1. Акустические волны ...................... 261 9.4.2. Электромагнитные волны.................... 264 Задачи .................................... 267 Глава 10. Дифракционное взаимодействие краев на линейчатой поверхности ............................. 268 10.1. Дифракция на акустически жесткой поверхности ......... 269 10.2. Дифракция на акустически мягкой поверхности .......... 271 10.3. Дифракция электромагнитных волн ................. 273 Задачи .................................... 275 Глава 11. Фокусировка многократных краевых волн при дифракции на выпуклых телах вращения с плоским торцом ....... 276 11.1. Постановка задачи и ее характерные черты............. 276 11.2. Многократная дифракция на акустически жестком теле. . .... 278 11.3. Многократная дифракция на акустически мягком теле . . .... 279 Задачи .................................... 281 Глава 12. Фокусировка многократных краевых волн при дифракции на диске ............................... 282 12.1. Многократная дифракция на акустически жестком диске ..... 282 12.2. Многократная дифракция на акустически мягком диске ..... 285 12.3. Многократная дифракция электромагнитных волн ........ 289 Задачи .................................... 290 Глава 13. Обратное рассеяние на цилиндре конечной длины . . .... 291 13.1. Акустические волны ......................... 291 13.1.1. Приближение физической оптики .............. 291

Стр.9

Оглавление 9 13.1.2. Поле, создаваемое неравномерной компонентой j()1 .... 295 13.1.3. Полное рассеянное поле .................... 299 13.2. Электромагнитные волны ...................... 301 13.2.1. E-поляризация ......................... 301 13.2.2. H-поляризация ......................... 305 Задачи .................................... 307 Глава 14. Бистатическое рассеяние на цилиндре конечной длины . . . 309 14.1. Акустические волны ......................... 309 14.1.1. Приближение физической оптики .............. 310 14.1.2. Теневое излучение как компонента рассеянного поля . . . 313 14.1.3. ФТД для поля, рассеянного жестким цилиндром . . .... 314 14.1.4. Пучки и лучи в рассеянном поле ............... 318 14.1.5. Уточненные асимптотики для пучка, зеркально отраженного от цилиндрической поверхности........ 321 14.2. Электромагнитные волны ...................... 325 14.2.1. Е- поляризация ......................... 325 14.2.2. Н-поляризация ......................... 327 14.2.3. Уточненные асимптотики для пучка, зеркально отраженного от цилиндрической поверхности ....... 329 Задачи .................................... 332 Заключение ................................... 335 Литература ................................... 336 Предметный указатель............................. 346

Стр.10