一维FDTD方法模拟电介质平板的光学特性

这个 MATLAB 代码实现了一个基于 FDTD 方法的超材料一维模拟，挺适合做电磁场模拟或者材料研究。代码中用到的是双负材料（DNG）的特性，也就是磁导率和介电常数都为负值的材料。这种材料碰到高斯波时会有一部分被反射，另一部分会穿透，挺有意思的。你可以在代码中看到频率响应和超材料的时间步长变化，第一幅图展示了超材料在不同时间步长下的行为，第二幅图则展示了不同频率下的传输参数。这种模拟方法能你更好地理解材料如何在特定频率下与外界波进行交互。如果你有做电磁波传播相关的项目，会觉得这个代码有用。建议在使用时，调整时间步长和频率范围，看看效果如何。

这篇文章介绍了一维FDTD（时域有限差分）仿真程序的设计方法，主要参考了葛德彪书上的一维MATLAB程序。FDTD方法在电磁波传播领域具有广泛的应用，通过详细分析和实例演示，展示了如何利用MATLAB实现一维空间中电磁波的数值模拟。

Matlab在开发电介质模型方面具有重要应用，特别是对于计算粗糙表面的电介质，如土壤。

在一维Yee网格中，使用Matlab编写的FDTD代码模拟了自由空间中高斯脉冲的传播。模拟过程中，时间步长设定为空间步长的一半，探讨了电磁波在z方向传播时的特性。该模拟基于Ex/Hy模式，展示了波的传播行为。

在Matlab开发中，我们进行了二维FDTD模拟，研究玻璃-空气界面的折射现象。

这个程序是一个基于3D FDTD的简单模拟，描述了自由空间中的偶极天线。在空间中心有一个源点，模拟偶极天线的两个臂之间的辐射。通过在臂间创建间隙并发射高斯脉冲，程序展示了在自由空间中的辐射响应。模拟遵循安培电路定律，准确描述了辐射方程。

海雾的遥感光学辐射特性是一个蛮有意思的研究方向。通过 AVHRR3/NOAA17 卫星观测数据，可以对比不同目标物在可见光、近红外波段的反射辐射特性，是海雾的特殊光学辐射特性。显示，海雾区的反射率有时候表现得独特，比如反射率顺序出现反转。通过 Streamer 辐射传输模型，进一步验证了这一现象，甚至揭示了粒子粒径对反射率的影响，粒径越小，反射率越高。嗯，感兴趣的话，基于这些数据，还可以做一些卫星遥感的监测工作哦。对于做遥感光学辐射的同学来说，这些特性真的挺有的。

Matlab编程：在缺失数据上进行一维插值。

一维高斯函数的计算公式为：exp(-log(2)(2(x-x0)./FWHM).^(2floor(abs(order))));其中，x表示坐标，x0为函数中心，FWHM是函数的全宽半最大值，order为高斯函数的阶数。值得注意的是，FWHM = (1/e半宽)/sqrt(2log(2))，其中log为自然对数。