[发明专利]通过过渡区界面共振波反射率计算方法

说明书

本发明公开了一种对过渡区界面的基于四分之一波长切割阶梯形状共振反射率计算方法。根据折射波与入射波法向分量的比值，计算入射波通过界面时，波长被拉长或被压缩比来计算反射率。该发明可以计算出界面共振波的两条射线(即折射波和反射波)方向传播的共振现象。由于牛顿力学的方法计算通过界面时波的共振现象存在不确定性，但申请可以拟补这个缺陷计算出准确的结果。

技术领域

本发明涉及一种经典的波动理论，用于计算当波通过界面或过渡区界面时共振波界面的反射率。本发明的方法将会广泛应用于光波、电磁波、声波、水波以及机械振动等当波通过界面传播的具有折射波能和反射波能的有共振波存在的各个领域。

发明背景

在实际工作中，我们发现当透射波与反射波同时存在时，用牛顿力学公式计算分叉射线能量比是不准确的，其中现广泛使用波方程是由牛顿力学(如抛物线方程)建立的，当一束波穿过界面或过渡界面时，利用该方程计算出的波传播射线路径既可以是透射(折射)波，或也可以是反射(反射)波路径，但入射波通过界面的射线不能同时分裂为透射(折射)和反射波射线路径的两条射线路径。计算结果显示，在共振区域的范围内小范围内变化很小的情况下，两束射线反射波和折射波路径将会有很大变化，甚至会产生相交，因此计算结果显示，即使是轻微干扰，计算结果都是不确定的。他的不确定性是波通过界面共振特性造成的，而牛顿力学的粒子波特性无法准确描述其物理过程。对于界面上的入射波，如玻璃，有三个区域。第一部分是入射角从零到共振临界角范围内的透射(折射)波带。第二区域是从共振反射角度到绝对反射临界范围的角度共振波的入射波区，通过界面入射的共振波已经被分离成透射(折射)和反射波的两射线波。第三个区域是波能的全反射区，当入射角大于绝对反射临界角时，此时不存在透射(折射)波能。

对于牛顿力学的波动方程，无论是第一部分还是第三部分都具有精确计算的能力，但第二部分对于计算结果存在很强的不确定性。牛顿力学公式F＝ma没有错。但使用牛顿方程在实际工作中是把方程变为粒子力学。因为粒子波动方程理论无法解释“衍射”现象。由于牛顿的声望，它建立的波动方程至今仍在使用，当波动通过界面形成反射波时，它存在着计算波动共振现象的不确定性。牛顿波动方程缺陷造成了用其建立的控制方程计算的结果存在不确定性。对于过渡区的界面，它也同样更加复杂。然而，人们还不知道当波通过过渡带时，过渡带界面的梯度能产生多少反射波能。

在近海，波浪很难进入深度结构突变较大的浅水，因此浅水地质大多为泥质，流动冲刷较小。而海滩和缓坡海岸往往被大浪冲击，因此海滩的地质大部分是沙子。

为了提高透射率，在玻璃表面粘贴一层防涂层，但涂层的厚度必须大于或等于光的四分之一波长厚度，这就是增透膜现象。

该理论求解问题的方法首先是求出共振波作为内边界的界面边界条件；其次计算透射(折射)波能量与反射波能量的比值，分别计算波的传播方向为新计算域入射角；第三步是把内边界作为边界进行初始场进行计算。

发明内容

通过界面波的波长被压缩比实现共振波的反射率的算法，该方法的设计思想是，当入射波长的法向分量通过界面被压缩到接近折射波波长四分之三附近的共振波长点时，反射波能量开始出现。随着入射波入射角的增加和波长逐渐被压缩的比值的增大，反射波能量逐渐增大。当入射波长的法向分量与折射波的波长之比被压缩到半波长时，反射波能量为入射波能量的一半。当入射波长的法向分量压缩到折射波的四分之一波长时，入射波的能量全部反射。

利用波长伸长率系数计算反界面波共振波的反射率方法，类似的方法设计思想，开始有反射波能量出现时的伸长比例系数即折射波长和入射波的法向分量的比系数大于共振波长比系数开始出现反射波能。随着入射角的变化，入射波法向分量波长逐渐变长，反射波的能量逐渐增大。当入射角等于波能等分角时，反射波的能量为入射角能量的二分之一。当入射角大于或等于绝对反射临界所对应的法向分量波长的伸长率系数时，入射角能量全部被反射而不发生折射。

发明具体描述