核壳结构复合粒子对贝塞尔光束散射的数值研究

"任意形状的核-壳结构复合粒子对贝塞尔光束的散射" 在光学领域，本文深入探讨了具有核-壳结构的复合粒子如何散射贝塞尔光束。贝塞尔光束是一种非扩散性光线，其特点是沿着轴向传播时保持光强恒定，具有广泛的应用潜力，如激光加工、光学捕获和粒子操控等。研究中，作者们采用零阶贝塞尔光束的矢量表达式，这些表达式满足麦克斯韦方程组，并结合旋转欧拉角来描述任意角度入射的贝塞尔光束。 为了求解这些复合粒子的散射问题，研究者引入了一种基于表面积分方程的有效数值方法。这种方法允许他们处理具有任意形状的核-壳结构的复合粒子，其中核和壳可以有不同的物理属性，如折射率和尺寸。表面积分方程的使用简化了复杂的三维问题，使得计算更为高效。 多级快速多极算法（Multilevel Fast Multipole Algorithm, FMA）被用来迭代执行求解过程，这是一种在大规模计算中处理长程相互作用的高效算法，它极大地减少了计算复杂度，使得对大量粒子的散射模拟成为可能。通过这种方法，研究者能够计算出选定复合粒子的微分散射截面，即散射光强度随散射角度变化的分布。 数值结果显示，复合粒子的形状、核壳结构以及入射贝塞尔光束的特性都会显著影响散射模式。这些结果对于理解光与粒子相互作用的微观机制，特别是在激光探测、粒子诊断和处理技术方面，具有重要的理论指导意义。例如，这种散射行为的研究可应用于设计更精确的粒子检测系统，优化光学陷阱或改进激光加工工艺。 总结来说，这篇研究通过详尽的数值模拟揭示了核-壳结构复合粒子对贝塞尔光束的散射特性，为相关领域的工程应用提供了宝贵的理论依据。未来的研究可能会进一步扩展到其他类型的光束和更复杂的粒子结构，以深化我们对光学散射现象的理解。