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目录1

第一章 引言1

第一部分 波在稀疏分布散射元中的散射和传播：单次散射近似6

第二章 单粒子对波的散射和吸收6

2-1散射截面和散射振幅6

2-2截面的一般特性9

2-3前向散射定理12

2-4散射振幅和吸收截面的积分表示13

2-5Rayleigh散射16

2-6Rayleigh-Debye散射（Born近似）21

2-7WKB内部波数近似方法25

2-8Mie理论28

2-9椭圆偏振和Stokes参数31

2-10部分偏振和自然光34

2-12散射振幅函数f11,f12,f21，f22及Stokes矩阵35

2-11独立波的叠加35

2-13坐标系绕轴旋转时Stokes参数的变换37

2-14粒子谱分布39

2-15声波40

2-16声波的散射43

第三章 大气、海洋和生物质中离散散射元的特征45

3-1天气雷达、扰乱回波和干扰45

3-2气溶胶和水汽凝成物47

3-3海水中的光散射（水光学）57

3-4水下的声散射（水声学）60

3-5生物质的散射69

第四章 稀疏分布粒子对波的散射77

4-1平均散射功率的单次散射近似79

4-2散射功率的一级多次散射表达式81

4-3窄波束方程83

4-4相干场和非相干场86

4-5运动粒子的时间相关散射截面90

4-6散射场的时间相关函数和时间频谱95

4-7散射场的空间相关96

4-8运动的接收机信号的相关99

4-9散射场的概率分布99

第五章 随机分布粒子对脉冲波的散射105

5-1时变随机介质中脉冲传播和散射的普遍公式105

5-2双频相关函数和输出脉冲的相关108

5-3相干时间和相干带宽110

5-4窄带脉冲的散射111

5-5来自窄波束发射机的脉冲的后向散射115

5-6一列短脉冲的后向散射121

5-7来自宽波束发射机的脉冲的后向散射123

5-8脉冲的双向散射124

5-9模糊函数表达法126

5-10脉冲Doppler雷达128

第六章 通过稀疏分布粒子的视线传播132

6-1平面波的相干和非相干强度以及起伏的空间相关134

6-2平面波的时间相关和频谱139

6-3平面波脉冲的视线传播141

6-4在发射机和接收机之间的视线传播144

6-5发射机和接收机之间的脉冲传播150

6-6振幅和相位起伏的Rytov解153

6-7平面波情况下的Rytov解156

6-8平面波的对数振幅和相位起伏的时间相关和频谱160

6-9考虑了发射机和接收机特征后的Rytov解162

第二部分 随机分布散射元中波的输运理论165

第七章 随机粒子中波传播的输运理论165

7-1辐射强度、通量和通量密度167

7-2自由空间及均匀介质边界面上的辐射强度171

7-3辐射强度的微分方程174

7-4约化入射强度、漫射通量、边界条件以及源函数178

7-5积分方程关系式180

7-6接收截面和接收功率183

7-7部分偏振电磁波的输运方程184

7-8辐射强度与Poynting矢量的关系186

第八章 稀疏介质的近似解189

8-1一级多次散射近似下的辐射强度189

8-2入射到平面平行介质的平面波191

8-3入射到平面平行介质的准直光束195

第九章 漫射近似197

9-1漫射方程的推导197

9-2边界条件201

9-3准直光束入射到包含粒子的平行层204

9-4平面波入射到粒子平行层上的解205

9-5有限宽度的准直光束入射到包含粒子的平行层问题的解207

9-6点源的漫射209

9-7双光学纤维反射率210

9-8纤维光学血氧定量计测试管211

10-1Kubelka-Munk二流理论215

第十章 二流和四流理论215

10-2二流理论中的系数K和S220

10-3四流理论222

附录10A225

第十一章 平面平行问题228

11-1垂直入射到一个平面平行层上的平面波229

11-2典型的相函数231

11-3Gauss求积公式232

11-4通解236

11-5半无限介质244

11-6倾斜入射和其他方法245

11-7分层平行平面介质246

11-8其他有关问题249

第十二章 各向同性散射250

12-1各向同性散射的Fourier变换方法251

12-2漫射和近场现象257

12-3来自任意入射强度的辐射258

12-4来自具有角度变化的入射球面波的辐射259

12-5任意源分布的辐射262

12-6有限体积内各向同性散射和Milne问题264

第十三章 大粒子近似266

13-1小角近似微分方程的推导266

13-2通解268

13-3漫射强度为角度缓变函数时的近似解272

第三部分 多次散射理论279

第十四章 在静止和运动散射元中波的多次散射理论及其与输运理论的关系279

14-1Twersky理论中的多次散射过程280

14-2对离散散射元的统计平均285

14-3对相干场的Foldy-Twersky积分方程287

14-4对相关函数的Twersky积分方程290

14-5相干场293

14-6入射在散射元薄层上的平面波——“总强度”296

14-7多次散射理论和输运理论之间的关系303

14-8相关函数的近似积分和微分方程306

14-9运动粒子的基本方程309

14-10尺度分布造成的起伏316

附录14A当N＝3时Twersky散射过程的实例318

附录14B多重积分ι的平稳相位求值法319

附录14C前向散射定理324

第十五章 在随机分布散射元中波动起伏的多次散射理论和脉冲传播327

15-1运动散射元的基本方程327

15-2小角近似下的相关函数、角度谱和频谱328

15-3平面波解331

15-4随机分布粒子对成象分辨率的限制334

15-5随机分布散射元中接收机的输出340

15-6在随机分布粒子中的球面波342

15-7随机分布散射元的后向散射342

15-8随机分布散射元中的脉冲传播348

15-9随机分布散射元中双频互相干函数的积分和微分方程350

15-10平面波情况的双频互相干函数352

15-11平面脉冲波的弱起伏解354

15-12平面脉冲波的强起伏解357

第四部分 随机连续介质和湍流介质中的波动363

第十六章 随机连续介质和湍流介质对波的散射363

16-1单次散射近似和接收功率364

16-2平稳随机介质单位体积的散射截面365

16-3Booker-Gordon公式369

16-4Gauss谱模式和Kolmogorov谱371

16-5各向异性随机介质373

16-6时变随机介质所引起的散射场的时间起状374

16-7强起伏378

16-8随机介质对脉冲波的散射379

16-9声波的单位体积散射截面380

16-10窄波束方程381

第十七章 平面波在随机介质中的视线传播——弱起伏情形382

17-1起伏介质的Maxwell方程383

17-2Born和Rytov方法385

17-3对数振幅起伏和相位起伏387

17-4平面波公式388

17-5直接法和谱展开法389

17-6振幅和相位起伏的谱表达式390

17-7振幅和相位相关函数393

17-8振幅和相位结构函数395

17-9谱和空间滤波函数396

17-10均匀随机介质及其谱滤波函数398

17-11几何光学区L？l2/λ399

17-12L？l2/λ区402

17-13均匀随机介质中起伏的普遍特征404

17-14具有Gauss相关函数的均匀随机场405

17-15均匀湍流和局地均匀湍流406

17-16具有Gauss相关函数的不均匀随机介质和空间滤波函数411

17-17湍流强度沿传播路径的变化413

17-18弱起伏理论的适用范围414

17-19有关的问题414

18-1球面波的Rytov解416

第十八章 球面波和束状波在随机介质中的视线传播——弱起伏情形416

18-2Kolmogorov谱情形下的方差418

18-3Kolmogorov谱情形下的相关函数和结构函数420

18-4束状波421

18-5束状波的方差以及Rytov解的适用范围424

18-6行星大气的遥测425

18-7某些有关的问题426

第十九章 随机介质中波起伏的时间相关和频谱以及不均匀随机介质的影响430

19-1平面波的时间频谱430

19-2平均风速U是横向以及风速起伏Vf可以忽略的情形431

19-3由平均风速和起伏风速产生的时间频谱435

19-4球面波的时间频谱437

19-5双频相关函数439

19-6交叉波束444

19-7不均匀随机介质中的波起伏446

19-8局地缓变随机介质中的波起伏447

第二十章 强起伏理论453

20-1抛物型方程454

20-2折射指数起伏的假定455

20-3平均场方程及其普遍解456

20-4互相干函数的抛物型方程458

20-5互相干函数的解461

20-6互相干函数的举例466

20-7湍流介质中的互相干函数468

20-8时间频谱471

20-9双频相关函数474

20-10平面波双频互相干函数的解474

20-11脉冲形状477

20-12角谱和时间频谱479

20-13四阶矩481

20-14薄屏理论484

20-15薄屏理论的近似解490

20-16球面波的薄屏理论492

20-17扩展波源493

20-18广延介质495

20-19湍流介质中的光波传播497

20-20随机介质的调制传递函数502

20-21自适应光学510

附录20A512

附录20B513

附录20C514

第二十一章 粗糙面散射517

第五部分 粗糙面散射和遥感517

21-1单位面积粗糙面的接收功率和散射截面519

21-2水平偏振入射波的一阶扰动解522

21-3单位面积一阶散射截面的推导529

21-4粗糙面的统计描述532

21-5粗糙面的双向散射截面534

21-6粗糙面随时间变化的作用538

21-8其他有关问题540

21-7海浪谱540

21-9Kirchhoff近似——粗糙面对声波的散射541

21-10Kirchhoff近似下的相干场546

21-11单位面积粗糙面的散射截面547

21-12散射场的概率分布550

第二十二章 遥感和反演方法552

22-1对流层的遥感552

22-2路径上平均结构常数C？的遥感554

22-3路径上平均风速的遥感556

22-4结构常数廓线的遥感及其病态问题560

22-5反演问题564

22-6光滑（规正化）法564

22-7统计反演法566

22-8Backus-Gilbert反演法569

22-9地球物理观测量的遥感573

A-1平稳复随机函数575

附录A 随机函数的谱表示法575

A-3均匀复随机函数577

A-2平稳实随机函数577

A-4均匀和各向同性的随机函数578

A-5均匀实随机函数580

A-6平稳均匀随机函数581

A-7“冻结”随机函数581

附录B 结构函数583

B-1结构函数和具有平稳增量的随机过程583

B-2结构函数的谱表示法585

B-3局地均匀和各向同性随机函数587

B-4Kolmogorov谱589

附录C 湍流和折射指数起伏592

C-1片流和湍流592

C-2充分发展的湍流594

C-3湍流中的保守标量和中性、稳定及不稳定大气596

C-5保守标量及折射指数起伏的结构函数599

C-4折射指数起伏599

C-6大气湍流的能量耗散率8和能量收支601

C-7起伏耗散率N603

C-8结构常数的计算603

C-9边界层、自由大气、大尺度和小尺度湍流604

C-10边界层中折射指数的结构常数605

C-11自由大气的结构常数Cn607

C-12结构常数Cn和折射指数起伏方差间的关系608

附录D 几个有用的数学公式610

D-1Kummer函数1F1（a,c;z）610

D-2合流超几何函数φ（a,b;z）610

D-3其他一些积分611

英汉名词对照及索引612

中文名词索引639

第一至第二部分参考文献651

第三至第五部分参考文献658