[發明專利]通過過渡區界面共振波反射率計算方法

在審

• 申請號: 201680087961.8
• 申請日: 2016-10-13
• 公開（公告）號: CN109844501A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 張永剛;張健雪
• 申請（專利權）人: 大連天島海洋科技有限公司
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責任公司 21119
• 代理人: 佟蕊

本發明公開了一種對過渡區界面的基于四分之一波長切割階梯形狀共振反射率計算方法。根據折射波與入射波法向分量的比值，計算入射波通過界面時，波長被拉長或被壓縮比來計算反射率。該發明可以計算出界面共振波的兩條射線(即折射波和反射波)方向傳播的共振現象。由于牛頓力學的方法計算通過界面時波的共振現象存在不確定性，但申請可以擬補這個缺陷計算出準確的結果。

技術領域

本發明涉及一種經典的波動理論，用于計算當波通過界面或過渡區界面時共振波界面的反射率。本發明的方法將會廣泛應用于光波、電磁波、聲波、水波以及機械振動等當波通過界面傳播的具有折射波能和反射波能的有共振波存在的各個領域。

發明背景

在實際工作中，我們發現當透射波與反射波同時存在時，用牛頓力學公式計算分叉射線能量比是不準確的，其中現廣泛使用波方程是由牛頓力學(如拋物線方程)建立的，當一束波穿過界面或過渡界面時，利用該方程計算出的波傳播射線路徑既可以是透射(折射)波，或也可以是反射(反射)波路徑，但入射波通過界面的射線不能同時分裂為透射(折射)和反射波射線路徑的兩條射線路徑。計算結果顯示，在共振區域的范圍內小范圍內變化很小的情況下，兩束射線反射波和折射波路徑將會有很大變化，甚至會產生相交，因此計算結果顯示，即使是輕微干擾，計算結果都是不確定的。他的不確定性是波通過界面共振特性造成的，而牛頓力學的粒子波特性無法準確描述其物理過程。對于界面上的入射波，如玻璃，有三個區域。第一部分是入射角從零到共振臨界角范圍內的透射(折射)波帶。第二區域是從共振反射角度到絕對反射臨界范圍的角度共振波的入射波區，通過界面入射的共振波已經被分離成透射(折射)和反射波的兩射線波。第三個區域是波能的全反射區，當入射角大于絕對反射臨界角時，此時不存在透射(折射)波能。

對于牛頓力學的波動方程，無論是第一部分還是第三部分都具有精確計算的能力，但第二部分對于計算結果存在很強的不確定性。牛頓力學公式F＝ma沒有錯。但使用牛頓方程在實際工作中是把方程變為粒子力學。因為粒子波動方程理論無法解釋“衍射”現象。由于牛頓的聲望，它建立的波動方程至今仍在使用，當波動通過界面形成反射波時，它存在著計算波動共振現象的不確定性。牛頓波動方程缺陷造成了用其建立的控制方程計算的結果存在不確定性。對于過渡區的界面，它也同樣更加復雜。然而，人們還不知道當波通過過渡帶時，過渡帶界面的梯度能產生多少反射波能。

在近海，波浪很難進入深度結構突變較大的淺水，因此淺水地質大多為泥質，流動沖刷較小。而海灘和緩坡海岸往往被大浪沖擊，因此海灘的地質大部分是沙子。

為了提高透射率，在玻璃表面粘貼一層防涂層，但涂層的厚度必須大于或等于光的四分之一波長厚度，這就是增透膜現象。

該理論求解問題的方法首先是求出共振波作為內邊界的界面邊界條件；其次計算透射(折射)波能量與反射波能量的比值，分別計算波的傳播方向為新計算域入射角；第三步是把內邊界作為邊界進行初始場進行計算。

發明內容

通過界面波的波長被壓縮比實現共振波的反射率的算法，該方法的設計思想是，當入射波長的法向分量通過界面被壓縮到接近折射波波長四分之三附近的共振波長點時，反射波能量開始出現。隨著入射波入射角的增加和波長逐漸被壓縮的比值的增大，反射波能量逐漸增大。當入射波長的法向分量與折射波的波長之比被壓縮到半波長時，反射波能量為入射波能量的一半。當入射波長的法向分量壓縮到折射波的四分之一波長時，入射波的能量全部反射。

利用波長伸長率系數計算反界面波共振波的反射率方法，類似的方法設計思想，開始有反射波能量出現時的伸長比例系數即折射波長和入射波的法向分量的比系數大于共振波長比系數開始出現反射波能。隨著入射角的變化，入射波法向分量波長逐漸變長，反射波的能量逐漸增大。當入射角等于波能等分角時，反射波的能量為入射角能量的二分之一。當入射角大于或等于絕對反射臨界所對應的法向分量波長的伸長率系數時，入射角能量全部被反射而不發生折射。

發明具體描述