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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 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 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 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 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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