Küçük parçacık topluluklarından elektromagnetik dalga saçılması

Abstract

Tabaka şekilli ve olasıl konumlu fakat küresel olmayan parçacıklar içeren ortamlar haberleşme ve uzaktan algılama ile ilişkili pek çok gerçek olayın modellenmesi amacıyla kullanılırlar. Sferoid şekilli saçıcılar, küresel olmayan saçıcılara ilişkin olarak en sık ele alınan örneklerdendir. Ayrıca, olasıl ortamlarla ilgili problemlerin çözümünde, iletim teorisinin (radiative transfer theory) yöntemleri sıklıkla kullanılmaktadır. Literatürde, küresel olmayan olasıl saçıcılar içeren tabaka şekilli ortamlardan saçılmaya ilişkin çeşitli çözümler, parçacık boyut ve/veya elektriksel özelliklerinin kısıtlanmış değerleri için elde edilmiş tekli saçılma çözümleri iletim teorisine adapte etmek suretiyle elde edilmiştir. Bu çalışmada, parçacık boyutu veya elektriksel özelliklerine sınırlama getirmeyen sferoidal dalga açılımları yöntemi, dielektrik sferoidler içeren tabaka şekilli olasıl ortamdan saçılma problemini incelemek amacıyla iletim teorisine uyarlanmıştır. Çalışmanın başında, sferoidal dalga fonksiyonları incelenmiş ve ayırma sabitleri literatürdeki Bouwkamp yönteminden daha hızlı, alternatif sayısal bir yöntemle c<7.0 için elde edilmiştir. İkinci aşamada, sferoidal dalga açılımları yöntemi ile düzlemsel dalganın sfero idden saçılması problemi ele alınarak yeniden düzenlenmiştir. Sferoidal dalga fonksiyonlarına ve tek sferoidden saçılma probleminin çözümüne ilişkin sayısal sonuçlar, Borland C programlama dili kullanılarak hazırlanan programlarla elde edilmiştir. Son aşamada ise, tekli probleme ilişkin olarak elde edilen sonuçlar kullanılarak, referans düzlemlerinde uygun dönüşümler yapmak suretiyle iletim denklemindeki faz matrisi elde edilmiştir. Çalışmada geliştirilen referans düzlemlerinin dönüşümü, eksenel simetriye sahip farklı saçıcıların bulunduğu benzer problemlerin çözümü için de kullanışlıdır. Böylece elde edien vektör iletim denklemi, çeşitli konfigürasyonlar için birinci mertebeden çoklu saçılma yaklaşımı ile çözülmüştür. Ayrıca, sferoid eksenlerinin tabaka normaline paralel olduğu özel duruma ilişkin sayısal çözüm de elde edilmiştir.