The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Busbridge, I.W.

出品人:

页数:156

译者:

出版时间:2008-11

价格:$ 51.98

装帧:

isbn号码:9780521090667

丛书系列:

图书标签:

• Radiative Transfer
• Mathematical Physics
• Heat Transfer
• Electromagnetic Theory
• Atmospheric Radiation
• Astrophysics
• Optics
• Quantum Mechanics
• Scattering
• Absorption

《光与物质的交织：复杂介质中的辐射传输理论与应用》 前言：探索不可见之境的桥梁 自古以来，人类对光及其在不同介质中行为的理解，始终是物理学和工程学研究的核心领域之一。从早期的几何光学到如今对量子效应的精细刻画，辐射传输理论（Radiative Transfer Theory, RTT）作为连接宏观现象与微观粒子相互作用的关键桥梁，其重要性不言而喻。本书旨在深入探讨辐射传输现象的数学基础、数值方法及其在多学科领域的广阔应用，重点关注那些超越简单均匀介质假设的复杂系统。 第一部分：辐射传输的理论基石 本书首先奠定坚实的数学和物理学基础。我们从光子在真空中的运动规律出发，逐步引入粒子散射、吸收、发射等基本物理过程。 第一章：辐射场与传输方程的构建 本章详细阐述了辐射场的定义，包括辐射强度（Intensity）、辐射出射度（Radiance）等关键概念。核心内容集中于玻尔兹曼传输方程（Boltzmann Transport Equation）的推导过程。我们将严格分析各向同性与各向异性散射的差异，区分前向散射、后向散射对传输过程的决定性影响。特别地，对于吸收、散射和发射系数的微观起源，将进行深入的讨论，力求将宏观的传输方程与微观的截面理论紧密结合。 第二章：解析解的探索与限制 在理想化的简单几何和介质模型下，理论上存在解析解。本章将聚焦于半无限大、各向同性散射介质的经典案例，如Milne问题和Chandrasekhar的$P_N$近似方法。我们将展示如何利用特征值展开法和离散坐标法（Discrete Ordinates Method, DOM）的解析部分，来理解传输方程的结构和解的特性。然而，更重要的是，本章会明确指出这些解析方法在处理复杂边界条件（如不规则反射面）和非均匀介质时的局限性，从而自然过渡到数值方法的需求。 第二部分：复杂介质中的辐射传输模型 现代工程和科学问题往往涉及高度不规则的几何结构和复杂的材料属性。本部分致力于剖析如何扩展和修改基础理论以应对这些挑战。 第三章：各向异性散射的精细化处理 在许多自然和人造介质（如云层、烟雾、生物组织）中，散射具有显著的各向异性。本章详细介绍描述这种各向异性的主要工具：相函数（Phase Function）。我们将深入探讨Legendre多项式展开法、Henyey-Greenstein（HG）函数以及Walsh函数等在拟合和处理强前向散射中的应用。侧重点在于，如何通过精确的相函数描述，最小化模型与实验数据之间的误差。 第四章：多重散射与辐射平衡 多重散射是辐射传输的核心挑战。当光子在介质中多次被散射后，其方向和能量分布变得高度复杂。本章分析了离散坐标法（DOM）在高维空间（如三维，涉及角变量和空间变量）中的实施细节和稳定性问题。此外，我们还将探讨球谐函数展开法（Spherical Harmonics, $P_N$）如何在高阶近似下精确描述高度各向异性的辐射场，及其在处理半解析解上的优势与计算成本。 第五章：非均匀与时变传输 实际应用中，吸收、散射和发射系数往往是空间（$x, y, z$）和时间（$t$）的函数。本章探讨非均匀介质的传输建模。我们将展示如何将传输方程转化为适用于有限差分或有限元方法的格式，并讨论如何有效处理介质属性在界面上的不连续性。对于瞬态（时间相关）传输问题，本书将引入对时间的微分项，并介绍时间推进算法，如Crank-Nicolson法或Runge-Kutta法在辐射传输求解中的应用。 第三部分：面向工程的数值方法与优化 理论最终必须通过有效的计算手段来实现。本部分聚焦于当前主流的高效数值算法和验证方法。 第六章：蒙特卡洛模拟：随机性的力量 蒙特卡洛（Monte Carlo, MC）方法，特别是基于光子追踪的MC模拟，是处理极端复杂几何和任意散射相函数的“黄金标准”。本章详细介绍： 1. 光子路径追踪算法：如何模拟吸收、散射、反射和折射事件。 2. 重要性抽样（Importance Sampling）：通过智能地选择光子路径，大幅降低方差，提高计算效率，尤其是在观测稀疏区域时。 3. 混合方法：如何将MC与解析方法（如边界层处理）结合，以达到最佳效率和精度。 第七章：离散坐标法的优化与稳定性 DOM由于其明确的角离散化，在许多工程领域仍占主导地位。本章深入分析DOM在计算中面临的关键问题：网格穿透（Ray Effect）和数值耗散。我们将介绍修正的通量公式（如Diffusion Synthetic Acceleration, DSA）以及更稳定的离散化方案（如$S_N$的半隐式或全隐式求解器），以确保在粗网格下仍能得到物理上合理的解。 第四部分：辐射传输的应用前沿 本书的最后一部分将展示这些理论和方法在尖端科技中的实际落地。 第八章：遥感与大气光学 辐射传输理论是理解地球大气和海洋光学特性的核心工具。本章讨论：如何使用传输模型反演大气中的气溶胶光学厚度（AOD）、云层微物理参数。重点分析辐射传输模型与卫星遥感仪器（如MODIS, VIIRS）测量数据的耦合，包括表面反射率的建模和大气校正的算法。 第九章：热防护与能源科学 在高温工程和能源领域（如太阳能集热器、等离子体诊断），辐射传热往往是主导的能量传输机制。本章探讨辐射与导热的耦合（Radiative-Convective Heat Transfer），特别是在半透明材料（如陶瓷、玻璃）和高发射率材料中的辐射行为分析。此外，还将涉及非平衡态辐射传输在超快激光与物质相互作用中的初步应用。 第十章：医学成像与生物组织光学 生物组织的光学特性复杂，散射和吸收效应显著。本章介绍扩散近似（Diffusion Approximation）在近似求解弱散射、强吸收介质（如皮肤、大脑）中的应用，尤其是在光学相干断层扫描（OCT）和漫射光学层析成像（DOT）中的辐射传输基础。我们将探讨如何利用传输模型来区分健康组织与病变组织的光学差异。 结语 本书力求为读者提供一个全面且深入的视角，不仅涵盖了辐射传输理论的经典框架，更强调了在面对现代科学和工程复杂性时，如何利用先进的数值技术和精细的物理模型来解析光与物质相互作用的奥秘。掌握这些工具，将为探索更深层次的物理现象提供坚实的数学支撑。

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这本《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》的封面，用一种沉静的蓝色，传递出一种科学的严谨和探索的深度。我是一名在石油和天然气行业工作的工程师，我们经常需要模拟油气藏中的热量和质量传输过程，而辐射传热是其中一个不可忽视的因素，尤其是在高温高压环境下。这本书的出现，正好能够填补我在这一领域数学工具上的空白。我希望这本书能够提供一套系统性的数学方法，用于描述和计算高温介质中的辐射传热。我尤其关注书中关于高温辐射传输方程的推导和求解。我知道，在高温环境下，辐射传热往往成为主要的传热机制，因此精确计算辐射通量至关重要。我希望书中能够详细介绍求解这些方程的数值方法，例如基于离散坐标法的有限体积法，以及如何处理不同介质的辐射特性，例如油、气、岩石等。同时，我也对书中关于辐射与对流、传导耦合的讨论充满期待。在油气藏模拟中，辐射传热往往与对流和传导同时发生，理解它们之间的相互作用是至关重要的。我希望书中能够提供相关的耦合模型和求解策略。我也希望书中能够提供一些实际的应用案例，例如，如何利用辐射传输模型来分析高温井筒的温度分布，或者如何优化油藏加热技术的效率。我相信，这本书能够为我在石油和天然气行业的工程实践提供强大的数学支持和技术指导。

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这本书《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》的装帧设计，透露出一种经典而永恒的学术气质。我拿到这本书时，便被它那种沉甸甸的质感所吸引，封面材料的触感舒适，印刷清晰，没有任何廉价感。我是一名对物理学，尤其是光学和电磁学有着深厚基础的工程师，我希望这本书能为我提供一个更全面、更深入的数学视角来理解辐射传输的各个方面。我尤其对书中关于辐射传输方程的详细推导和分析感兴趣。我知道，这个方程是描述辐射在介质中传播的核心数学工具，理解它的来源和解法，对于解决实际工程问题至关重要，例如光学传感器的设计、激光技术的应用，甚至是核反应堆的安全分析。我期望书中能够清晰地解释方程中的各项物理含义，例如辐射强度、吸收系数、散射系数以及源项等，并且详细介绍求解这些方程的各种数值方法，如离散坐标法、蒙特卡罗法等。我也对书中关于辐射传输在不同介质中的行为差异的讨论抱有极大的兴趣。例如，空气、水、玻璃，以及更复杂的等离子体，它们对辐射的吸收和散射特性是截然不同的，这些差异是如何通过数学模型来捕捉和描述的？我希望书中能够提供一些具体的例子，展示如何利用数学工具来分析和预测这些不同介质中的辐射传输现象。这本书是否能够帮助我理解，例如，在设计高性能光学镜头时，如何通过数学计算来最小化色差和畸变？或者，在开发先进的辐射成像技术时，如何利用辐射传输模型来优化图像质量？我非常期待这本书能够在这方面提供宝贵的指导。

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这本《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》的封面，用一种沉稳而专业的色调，吸引了我的目光。我是一名在工业界从事光学工程多年的专业人士，我们经常需要处理与光线传播、吸收和散射相关的各种问题，从光学镀膜的设计到LED照明系统的优化。这本书的出现，正是我一直在寻找的，一个能够将这些实际问题与严谨的数学理论联系起来的桥梁。我希望这本书能够提供一套完整的数学工具箱，让我能够精确地描述和预测辐射在各种介质中的行为。我尤其关注书中关于积分方程和微分方程的章节，特别是那些与辐射传输方程相关的部分。我知道，精确地求解这些方程是进行精确模拟和设计优化的基础。我希望书中能够详细介绍各种解析解和数值解法，并分析它们在不同应用场景下的适用性。例如，对于简单的均匀介质，是否存在解析解？对于复杂的非均匀介质，我们又该如何选择合适的数值方法？我也对书中关于散射理论的详细讨论充满期待。散射是影响光线在复杂环境中传播的关键因素，例如，在雾、烟或粉末中，散射是如何发生的？又该如何用数学模型来描述？我希望书中能够提供清晰的散射模型，并展示如何将它们集成到辐射传输方程中。我期待这本书能够帮助我理解，例如，如何通过调整光学镀膜的层数和厚度来精确控制反射和透射光谱？或者，在设计LED灯具时，如何利用辐射传输模型来优化光线的分布和色温？我相信，这本书能够为我的工作提供强大的理论支持和实用的指导。

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《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》这本书，仅凭其标题就散发出一种学术的庄重感。我是一名在大学任教的物理学教授，我的研究领域虽然不直接与辐射传输相关，但我一直对它在各个物理分支中的广泛应用感到着迷。我希望通过阅读这本书，能够系统地梳理辐射传输的数学基础，并了解其在不同领域的应用。我尤其希望书中能够清晰地阐述辐射传输方程的推导过程，从基本的能量守恒定律和麦克斯韦方程组出发，逐步构建出复杂的辐射传输方程。我希望书中能够解释方程中各个项的物理意义，以及它们是如何描述辐射在介质中的吸收、散射和发射过程的。我也对书中关于各种近似方法的讨论抱有浓厚的兴趣。我知道，在许多实际应用中，精确求解辐射传输方程是非常困难的，因此需要采用各种近似方法。我希望书中能够详细介绍这些近似方法，例如，长波近似、短波近似，以及P1近似等，并分析它们的适用条件和局限性。我也希望书中能够提供一些经典的案例分析，展示辐射传输理论是如何被应用于解决实际物理问题的，例如，在天体物理学中，如何利用辐射传输模型来研究恒星的大气结构；在医学物理学中，如何利用辐射传输模型来模拟X射线在人体组织中的传播，以优化放射治疗方案。这本书的深度和广度，我相信能为我提供一个全新的视角来理解物理世界。

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《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》这本书的封面设计，简约而不失专业，透露出一种严谨的治学态度。我是一名在环境科学领域工作的研究者，我们关注太阳辐射在大气、地表和水体中的传输过程，以及这些过程如何影响气候变化、生态系统和人类健康。这本书无疑为我提供了深入理解这些现象的数学工具。我希望书中能够清晰地阐述辐射传输方程在描述大气辐射传输中的应用。我知道，大气中的气体、气溶胶和云层对太阳辐射都有吸收和散射作用，这些过程的数学描述是构建气候模型的关键。我特别期待书中关于散射和吸收系数的详细讨论，以及如何利用这些参数来计算辐射在不同大气层中的传播。我也对书中关于地表辐射传输的建模方法感到好奇。例如，植被、土壤和水体对太阳辐射的反射、透射和吸收特性是如何通过数学模型来描述的？我希望书中能够提供相关的模型，帮助我理解地表能量平衡的形成。此外，我也关注书中关于光化学反应与辐射传输相互作用的讨论。例如，紫外辐射是如何驱动大气中的光化学反应，进而影响臭氧的生成和消耗？我希望书中能够提供相关的数学分析，帮助我理解这些复杂的耦合过程。这本书的理论深度和跨学科的应用性，无疑能够为我解决环境科学中的复杂问题提供重要的理论基础。

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这本《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》的封面，用一种低调而充满智慧的视觉语言，吸引了我。我是一名退休的数学教师，多年的教学经验让我对数学在解决实际问题中的应用有着深刻的体会。辐射传输这个概念，我虽然在物理学课程中有所接触，但对其背后的数学原理却一直心存疑虑。这本书的出现，正是我渴望深入了解这片领域的绝佳机会。我希望这本书能够从最基本的数学概念出发，逐步引导我进入辐射传输的复杂世界。我尤其关注书中关于积分方程和微分方程的章节。我知道，辐射传输问题常常可以用积分方程或微分方程的形式来描述，而这些方程的求解，往往需要高深的数学技巧。我希望书中能够清晰地解释，为什么辐射传输问题能够被形式化为这样的方程，以及有哪些经典的数学方法可以用来求解它们。我期待书中能够提供一些具体的数学推导过程，让我能够理解每一步的逻辑和物理意义。我也对书中关于随机过程在辐射传输中的应用的讨论感到好奇。例如，蒙特卡罗方法在模拟复杂散射过程时非常有效，但我对其数学基础并不完全了解。我希望这本书能够深入浅出地解释这些随机方法的原理，以及它们是如何被应用于辐射传输问题的求解的。这本书是否能够帮助我理解，例如，为什么计算机模拟中的光线追踪算法能够如此逼真地再现光照效果？或者，在设计高效的隔热材料时，如何利用数学模型来优化材料的辐射传输特性？我相信，通过这本书的学习，我能够重新点燃我对数学应用的热情，并对辐射传输有一个更深刻的理解。

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这本《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》的书名，一看就明白它并非一本轻松的读物，而是需要投入时间和精力去钻研的学术专著。我是一名在国防科技领域工作的研究员，我们经常需要处理与电磁辐射相关的复杂问题，例如雷达散射截面积的计算、隐身材料的设计，以及目标探测和识别等。辐射传输的理论，正是这些研究的基础。我希望这本书能够提供一套完备的数学工具和理论框架，帮助我深入理解电磁波在复杂介质中的传播、散射和吸收过程。我尤其关注书中关于散射理论的详细介绍，特别是那些针对不同形状和尺寸目标的散射模型。我知道，精确计算目标的散射特性是雷达探测和隐身设计中的关键。我希望书中能够提供如米氏散射理论、几何光学近似等经典理论的详细推导和应用，并介绍一些更先进的数值计算方法，例如时域有限差分法（FDTD）或矩量法（MoM），以及它们在解决复杂散射问题中的优势。同时，我也对书中关于电磁波在吸收材料中传播的数学描述抱有极大的兴趣。例如，如何通过设计材料的微观结构和化学成分来最大化其对特定频率电磁波的吸收？我希望书中能够提供相关的数学模型和分析方法，帮助我们设计出更有效的吸波材料。这本书的理论深度和工程实用性，我相信能够为我解决前沿的国防科技问题提供重要的启示。

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初次接触《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》，便被其严谨的结构和详实的论述所吸引。作为一名对天体物理学有着浓厚兴趣的业余爱好者，我一直对恒星、星系以及宇宙大尺度结构的光谱演化过程感到好奇。而辐射传输，无疑是理解这些现象的核心。这本书的扉页和目录，就已经勾勒出了一个宏大的数学体系，从基础的麦克斯韦方程组，到复杂的蒙特卡罗方法，再到量子辐射理论，其内容的广度和深度着实令人印象深刻。我特别关注书中关于散射理论的章节，因为我知道，光在穿过星际介质时，散射是一个至关重要的过程，它极大地影响了我们观测到的光线强度和光谱。我希望这本书能够清晰地阐述各种散射模型，例如瑞利散射、米氏散射，以及它们在不同物理条件下的数学表达。同时，我也对书中关于吸收和发射过程的数学描述充满期待。毕竟，恒星之所以能够发光发热，正是因为其内部核反应产生的能量通过辐射传输的方式向外传播。这本书能否提供一个系统性的框架，让我理解能量如何在恒星内部以及向外传播的过程中，被物质吸收、激发和发射，这对我来说至关重要。我设想，通过阅读这本书，我能够理解为什么不同元素的吸收谱线有着特定的位置和强度，以及这些谱线如何揭示恒星的温度、化学成分和运动状态。即使我无法完全理解所有的数学推导，但如果书中能够提供一些直观的类比或者应用案例，我相信我能够更好地掌握辐射传输在天文学研究中的实际意义。

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《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》这本书，单从它的标题和装帧，就透露出一种严谨与深邃的气息。我是一名研究生，目前的研究方向涉及材料科学中光与物质的相互作用。在我的研究中，理解辐射如何穿透、吸收和散射材料是至关重要的。这本书的出现，对我来说如同及时雨。我希望这本书能够提供一个系统性的框架，让我能够从数学的角度深入理解辐射传输的各种物理现象。我特别期待书中关于辐射传输方程的详细推导和数值解法。我知道，准确求解这个方程是进行精确模拟的关键。我希望书中能够详细介绍各种数值方法，例如有限差分法、有限元法，以及更高级的离散坐标法等，并分析它们各自的优缺点和适用范围。同时，我也对书中关于特定介质中辐射传输的讨论抱有浓厚的兴趣。例如，在半导体材料中，光子能量与电子能级的相互作用是如何影响辐射传输的？在多孔材料中，辐射是如何在复杂的内部结构中传播的？我希望这本书能够提供相关的数学模型和分析方法，帮助我理解这些复杂的物理过程。我更希望这本书能够提供一些实际的应用案例，例如，如何利用辐射传输模型来优化太阳能电池的能量转换效率，或者如何设计具有特定光学性能的涂层。即使我无法完全掌握所有的数学细节，但如果书中能够提供清晰的逻辑框架和关键的数学工具，我相信我能够将这些知识应用到我的研究中，解决我目前面临的难题。

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这本《The Mathematics of Radiative Transfer (Paperback)》的封面设计，首先就给我一种沉静而严谨的学术氛围。那种深邃的蓝色调，配以简洁而有力的字体，仿佛在诉说着这本书背后蕴含的复杂而精妙的数学原理。我不是科班出身，对辐射传输的理解也仅仅停留在一些科普读物的层面，但当我拿到这本书，翻开它的时候，一种敬畏之情油然而生。那种纸张的质感，以及印刷的清晰度，都显示出出版方的用心。我期待着它能像一位经验丰富的向导，带领我穿越那片被光线、粒子、能量交织而成的复杂世界。我知道，辐射传输这个领域，不仅仅是物理学家的乐园，更是数学家们大显身手的舞台。书中那些符号、公式，对于我这样的门外汉来说，或许如同天书，但正是这种未知，激起了我内心深处探索的渴望。我希望这本书能够在我有限的数学知识基础上，逐步构建起一个清晰的认知框架，让我能够理解那些抽象的概念是如何与现实世界的物理现象紧密联系在一起的。我尤其对书中的那些示意图和图表充满了期待，它们往往是理解复杂理论最直观的桥梁。我希望这些图表能够帮助我可视化那些抽象的数学模型，例如，看到一个辐射传输方程的解如何在一个多维空间中演变，或者看到不同介质对辐射的吸收、散射过程是如何被数学语言精确描述的。这本书的份量感，从它沉甸甸的手感就能感受到，我知道这不仅仅是一次轻松的阅读，更是一次深入的智力挑战。我准备好迎接它可能带来的所有困惑和惊喜，也相信在阅读过程中，我将不仅仅是获取知识，更是一种思维方式的提升。

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