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  5. 導体球による電磁波の散乱の解析事例

誘導加熱解析事例

電磁界 FDTD 過渡応答

導体球による電磁波の散乱の解析

PHOTO-FDTDを使用し、図1のような電磁波の散乱の解析を
行いました。

物体による電磁波の散乱を解析します。散乱体の大きさLと
電磁波の波長λとの関係によって、以下のように分類されます。

    L << λ : レイリー散乱
    L ~λ  : ミー散乱
    L >> λ : 幾何光学近似

ここではレイリー散乱とミー散乱について解析します。

図1に解析モデルを示します。
形状の対称性から4分の1モデルで解析します。
図の黒い部分は、直径1の球体で完全導体として扱います。
直方体の部分は真空領域です。
導体球による電磁波の散乱の解析モデル

図1 解析モデル

入力条件として、入射する電磁波は外場として与えます。電磁波は+z方向に進行するものとし、電場の向きはx方向に直線偏向し、強度は1で規格化します。波長は以下の
2つのケースを想定しました。
       ① λ/L = 10 :レイリー散乱
       ② λ/L = 1 :ミー散乱
PHOTO-FDTDでは、物体によって散乱される電磁波について解きます。

解析結果として、レイリー散乱とミー散乱の2つのケースについて電場強度を、散乱波のみの場合と入射波も含めた場合のそれぞれについて示します。

レイリー散乱 レイリー散乱

導体球による電磁波の散乱の解析 レイリー散乱

図2:散乱波のみ
導体球による電磁波の散乱の解析 レイリー散乱

図3:入射波+散乱波

レイリー散乱 ミー散乱

導体球による電磁波の散乱の解析 ミー散乱

図4:散乱波のみ
導体球による電磁波の散乱の解析 ミー散乱

図5:入射波+散乱波

結果より、ミー散乱は角度依存性が強く、電磁波は特に前方に強く散乱されていることがわかります。

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