Файл: Ufimtsev P. Fundamentals of the physical theory of diffraction (Wiley 2007)(348s) PEo .pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.06.2024

Просмотров: 944

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

272 Chapter 13 Backscattering at a Finite-Length Cylinder

Figure 13.2 Backscattering at the finite cylinder according to the PO approximations PO-1 (Equation (13.12)) and PO-2 (Equation (13.13)).

negligible in the case when d = 3λ, as is clearly seen in Figure 13.3. Because of that we use in the following calculations the simplest approximation (13.12). There is another reason in favour of using Equation (13.12). It matches an analogous type of approximation for the field (13.22), (13.23) generated by the nonuniform/fringe source j(1). This field is investigated in the following section.

Figure 13.3 Backscattering at the finite cylinder according to the PO approximations PO-1 (Equation (13.12)) and PO-2 (Equation (13.13)).

TEAM LinG

13.1 Acoustic Waves 273

13.1.2 Backscattering Produced by the Nonuniform Component j (1)

There are three types of nonuniform components j(1) of the scattering sources on a finite cylinder. The edge/fringe component jfr(1) concentrates near the edges. The component jcr(1) associated with creeping waves concentrates near the shadow boundary on the cylindrical part of the object and exponentially attenuates away from this boundary. The third component jdif(1) is caused by the transverse diffusion of the wave field between the adjacent rays reflected from the cylindrical surface. This component jdif(1) exists on the illuminated part of the cylindrical surface away from the shadow boundary. Among these components of j(1), a main contribution to the backscattering is provided by the fringe component jfr(1) and this contribution is investigated here. Notice also that the field generated by jdif(1) is comparable with that produced by jfr(1), but this situation occurs only in the direction of the specular rays reflected from the cylindrical surface. This topic is considered in the next chapter.

First we analyze the field generated by the fringe component located near the left

'

edge (z = −l, x2 + y2 = a). According to Equation (8.3) it is determined as

(1)left

= u0

a

i2kl cos ϑ eikR

2π

(1)

(ϕ )e

i2ka sin ϑ sin ϕ

 

.

 

us,h

 

e

 

 

 

Fs,h

 

dϕ

(13.16)

2π

 

R

0

 

In the direction ϑ = π , functions Fs,h(1) transform into functions f (1) and g(1) as shown in Equations (7.120) and (7.121). Recall that these functions are defined in Section 4.1. Hence for this direction,

us(1)left

 

f (1)

 

eikR

 

 

 

uh(1)left

 

= u0a g(1)

ei2kl

 

,

= π ).

(13.17)

R

For other directions ϑ , which satisfy the condition 2ka sin ϑ

1, the integral

in Equation (13.16) is evaluated asymptotically by the stationary-phase technique. There are two stationary points (ϕst,1 = π/2 and ϕst,2 = 3π/2) in the integrand of Equation (13.16). At these points, functions Fs,h(1) also transform into functions f (1) and g(1). The resulting asymptotic approximations for the field (13.16) are given as

(1)left

 

a

i2kl cos ϑ eikR

1

 

 

us

= u0

 

 

e

 

 

 

 

 

 

2

 

R

 

 

 

π ka sin ϑ

 

 

 

× [ f (1)(1)ei2ka sin ϑ iπ/4 + f (1)(2)ei2ka sin ϑ +iπ/4]

(13.18)

and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)left

= u0

a

i2kl cos ϑ eikR

1

 

 

uh

 

e

 

 

 

 

 

 

2

 

R

 

 

 

π ka sin ϑ

 

 

 

×

[g(1)(1)ei2ka sin ϑ iπ/4 + g(1)(2)ei2ka sin ϑ +iπ/4].

(13.19)

TEAM LinG


274 Chapter 13 Backscattering at a Finite-Length Cylinder

Here, the functions f (1)(1), g(1)(1) relate to the stationary point 1 (ϕst,1 = π/2) and

the functions f (1)(2), g(1)(2) relate to the stationary point 2 (ϕst,2 = 3π/2). These points are shown in Figure 13.1.

In order to construct the field approximations in the entire region π/2 ≤ ϑ π , we apply the idea suggested in Sections 6.1.4 and 13.1.1. In otherwords, we substitute the asymptotics

 

ei2ka sin ϑ iπ/4

J0

(2ka sin ϑ ) + iJ1

 

 

 

 

 

 

(2ka sin ϑ ),

(13.20)

 

π ka sin ϑ

ei2ka sin ϑ +iπ/4

J0

(2ka sin ϑ ) iJ1

 

 

 

 

 

(2ka sin ϑ )

(13.21)

 

π ka sin ϑ

into Equations (13.18) and (13.19) and then extend the obtained field expressions to the entire region π/2 ≤ ϑ π . It turns out that the resulting expressions

 

a

eikR

0f (1)(1)[J0(2ka sin ϑ ) + i J1(2ka sin ϑ )]

 

us(1)left = u0

 

 

 

ei2kl cos ϑ

 

 

2

R

 

+ f (1)(2)[J0(2ka sin ϑ ) i J1(2ka sin ϑ )]1

(13.22)

and

 

 

 

 

a

eikR

0g(1)(1)[J0(2ka sin ϑ ) + i J1(2ka sin ϑ )]

 

uh(1)left = u0

 

ei2kl cos ϑ

 

 

2

R

 

+ g(1)(2)[J0(2ka sin ϑ ) i J1(2ka sin ϑ )]1

(13.23)

exactly transform into Equation (13.17) when ϑ π . Therefore, these expressions can be considered as appropriate approximations for the scattered field in all directions

π/2 ≤ ϑ π .

The contribution of the right edge (z = +l,

 

x2 + y2

= a) to the field in the

region π/2 < ϑ < π is described by the

expression

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

 

 

 

(1)right

 

a

i2kl cos ϑ eikR

 

2π

(1)

 

 

i2ka sin ϑ sin ϕ

 

 

 

us,h

= u0

 

e

 

 

 

Fs,h (ϕ )e

 

 

dϕ

,

(13.24)

2π

 

R

π

 

 

analogous to Equation (13.16). Its asymptotic approximation found by the stationaryphase technique is determined as

uh

 

=

2

g

 

(3)

us(1)right

 

 

 

 

f (1)

(3)

 

 

 

u0 a

 

(1)

 

(1)right

 

 

 

 

ei2ka sin ϑ +iπ/4

ei2kl cos ϑ

eikR

,

(13.25)

 

 

 

 

π ka sin ϑ

 

 

R

 

where 2ka sin ϑ 1 and functions f (1)(3), g(1)(3) relate (ϕst,3 = 3π/2) shown in Figure 13.1. With the application

to the stationary point 3 of Equation (13.21), this

TEAM LinG


13.1 Acoustic Waves 275

expression is extended to all directions π/2 < ϑ < π and provides the following approximations to the field (13.24):

us(1)right = u0

a

f (1)(3)

[J0(2ka sin ϑ ) iJ1(2ka sin ϑ )]ei2kl cos ϑ

 

eikR

 

(13.26)

2

 

 

R

and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eikR

 

 

uh(1)right = u0

 

 

g(1)(3) [J0(2ka sin ϑ )

iJ1(2ka sin ϑ )]ei2kl cos ϑ

 

 

 

 

 

.

(13.27)

2

 

R

Thus, in the first approximation, the total field produced by the component

jfr(1) equals

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a eikR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

us(1)

= u0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0f (1)(1) [J0(2ka sin ϑ ) + iJ1(2ka sin ϑ )]ei2kl cos ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ [ f (1)(2)ei2kl cos ϑ + f (1)(3)ei2kl cos ϑ ][J0(2ka sin ϑ ) iJ1(2ka sin ϑ )] ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.28)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a eikR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uh(1)

= u0

 

 

 

 

 

0g(1)(1) [J0(2ka sin ϑ ) + iJ1(2ka sin ϑ )]ei2kl cos ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ [g(1)(2)ei2kl cos ϑ + g(1)(3)ei2kl cos ϑ ][J0(2ka sin ϑ ) iJ1(2ka sin ϑ )] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.29)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

The functions f (1) and g(1) are determined according to Section 4.1 as

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

cos ϑ

 

 

f (1)(1)

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

(13.30)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

n

 

 

 

cos

 

 

 

 

1

cos

 

π

 

cos

π − 2ϑ

 

 

+

2 sin ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

cos ϑ

 

 

g(1)(1)

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

(13.31)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

n

 

 

 

cos

 

 

 

 

1

+ cos

 

π

 

cos

π − 2ϑ

 

 

2 sin ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1 cos ϑ

 

 

 

1 sin ϑ

f (1)(2)

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

π

 

 

2ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

n

 

 

cos

 

 

 

− 1

cos

 

 

− cos

 

 

 

2 sin ϑ

 

2 cos ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.32)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

cos ϑ

 

 

 

1 sin ϑ

g(1)(2)

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

π

 

 

2ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

n

 

 

cos

 

 

 

− 1

+ cos

 

 

− cos

 

 

 

+

2 sin ϑ +

 

2 cos ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.33)

TEAM LinG


276 Chapter 13

 

 

Backscattering at a Finite-Length Cylinder

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

sin ϑ

 

 

 

f (1)(3)

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(13.34)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

cos

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

and

 

n

 

 

 

cos

 

 

 

 

1

 

π

 

 

cos

π + 2ϑ

 

 

 

 

 

2 cos ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

sin ϑ

 

 

g(1)(3)

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(13.35)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

+ cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

cos

 

 

 

1

π

 

cos

π + 2ϑ

 

 

 

 

2 cos ϑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

with n = 3/2.

Although certain terms in these functions are singular in the directions ϑ = π/2 and ϑ = π , these singularities always cancel each other, and the functions f (1), g(1) remain finite. In the direction ϑ = π/2 they have the values

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

sin

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (1)(1) = 0,

 

 

 

f (1)(2) = f (1)(3) =

n

 

 

 

 

n

 

 

 

+

 

cot

(13.36)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

π

 

− 1

2n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

sin

 

π

 

 

 

 

 

 

1

sin

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g(1)(1) =

n

 

 

 

 

n

 

g(1)(2) = g(1)(3) =

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

cot

 

, (13.37)

 

 

π

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

2n

n

cos

 

 

 

− 1

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

− 1

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

and in the direction ϑ = π they are determined as

 

 

 

 

 

 

 

1

sin

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (1)(1) = f (1)(2) =

 

 

n

 

 

 

n

 

 

+

 

cot

,

 

 

 

 

f (1)(3) = 0

 

 

 

 

 

(13.38)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

π

− 1

2n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

sin

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

sin

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g(1)(1) = g(1)(2) =

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

g(1)(3) =

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cot

 

,

 

 

 

 

 

 

.

(13.39)

 

 

π

 

 

 

 

2n

n

 

 

 

 

 

π

 

 

cos

 

 

− 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

− 1

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

We also obtain the expressions for the functions f (1)(4) and g(1)(4) related to the

stationary point 4 (Fig. 13.1), which

becomes visible in the directions ϑ

=

π/2 and

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϑ = π . For both directions, functions f

 

 

(4) and g

 

(4) have the same values,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

sin

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (1)(4) = 0

 

 

and

 

 

 

g(1)(4) =

n

 

n

.

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.40)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

− 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As the contribution from point 4 equals zero for the soft cylinder, the approximation (13.28) can be used in the entire region π/2 ≤ ϑ π . In the case of

TEAM LinG