FDTD metodunun tek parçacık saçılmasına uygulanması

Abstract

Bu tezin amacı FDTD metodu ile saçılan alan hesaplamaktır. Bu amaçla son yıllarda giderek daha çok kullanılır hale gelen FDTD (Sonlu fark zaman domeni) kullanılarak saçılma problemleri mükemmel iletken ve dielektrik cisim için incelenmiş ve bilgisayar ortamında hesaplan yapılmıştır. Şekil olarak küp ve küre seçilmiştir. Küp köşelerden meydana gelen saçılmanın incelenebilmesi ve küre de yuvarlak yüzeylerden saçılmanın incelenebilmesi için seçilmiştir. Bulunan sonuçlar iki boyutlu ve üç boyutlu grafik olarak verilmiş ve alanların problem uzayı boyunca aldığı değerler yorumlanmıştır. Bulunan sonuçlar literatürde bulunan benzer çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Ek olarak PASCAL dilinde hazırlanan program ile tek parçacıktan meydana gelen saçılma hesaplanmış ve grafikleri 2 boyutlu olarak programın kendisine ve 3 boyutlu olarak da Matlab programında çizdirilmiştir. Programda kullanılan formüller Kunz ve Luebbers (1993) ile Taflove ve Umashankar (1989a) çalışmalarından yararlanılarak elde edilmiştir. Tezin sonundaki EKLER bölümünde FDTD metodunun temelleri ve formülleri Kunz ve Luebbers (1993) çalışmasından alınarak verilmiştir. Yapılan çalışmalarda mükemmel iletken küp ve küre, dielektrik küp ve küre ele alınmıştır. Tezin sonunda disketle verilen program ile küre ve küp için mükemmel iletken ve dielektrik materyal varsayımı ile hesaplamalar yapılmış, elde edilen sonuçlar grafik olarak ilgili bölümlerde verilmiş ve yorumları yapılmıştır. Özellikle çizdirilen 3 boyutlu grafiklerde toplam alan göz önüne alınarak, EM alanların cisimler üzerinde saçılması durumunda gelen alanın durumu gayet net şekilde görülebilmekte ve izlediği yol boyunca aldığı değerler teorideki durumu bize pratik olarak göstermektedir. Tezin ilk bölümünde FDTD metodunun kullanım alanlarından, diğer metodlara göre olan üstünlüklerinden ve basitçe uygulama mantığından bahsedilmiş, ikinci bölüm de ise mükemmel iletken FDTD denklemleri elde edilmiş ve mükemmel iletken küp ve küreye uygulanmıştır. Üçüncü bölümde ise dielektrik cisim için FDTD denklemleri çıkarılmış ve dielektrik küp ve küreye uygulanmışta. Sonuç bölümünde ise yapılan uygulama değerlendirilerek hangi yönde ilerlenebileceği konusunda durulmuştur. Tezin sonundaki Ekler bölümünde ise FDTD metodu ile hesaplama yaparken dikkkat edilecek kriterler üzerinde durulmuş ve FDTD metodu tüm incelikleri ile anlatılmıştır. Ayrıca yapılan bilgisayar programının akış diyagramı Ek 1 'de verilmiştir. Bu tezin referanslardaki çalışmalara getirdiği yenilik FDTD saçılma formüllerinin mükemmel iletken küp, mükemmel iletken küre ve dielektrik küreye uygulanmasıdır. Ayrıca FDTD konusunda Ek 2 ve 3'te verilen bilgiler bu metod hakkında bilgi sahibi olmak isteyenlere yeterli bir kaynak teşkil edecektir.