本文重点研究了多粒子对高斯波束的相干散射。由相关领域研究现状及存在问题可见,平面波入射条件下多粒子的相干散射研究比较清楚,高斯波束入射对单体粒子的散射问题也已有大量相关研究文献的讨论,而主要问题和困难都集中在高斯波束入射情况下多个粒子的相干散射问题上。随着激光技术、单分子探测技术及微米、纳米量级粒子散射的发展,这些问题成为粒子散射领域的热点之一。本文围绕着这一具有重要理论意义及应用前景的课题主要开展了如下工作:1.将入射波场分量采用矢量球谐函数展开,结合矢量球谐函数的加法定理,解析地求解出了双球粒子的散射场、内场的展开系数。利用矢量球谐函数的正交关系及粒子表面的边界条件,推导了平面波入射下多粒子相干散射相互耦合作用方程。获得了多粒子散射系数的稳定和收敛的计算公式,通过直接调用大宗量球贝赛尔、球汉克尔函数及其导数,避免了传统的矩阵直接求逆的方法,使得能计算的粒子的尺寸范围大为提高。2.研究了不同时谐因子对应的波束因子的计算方法,讨论了其对称性关系。分析并比较了矢量球谐函数加法定理系数的求解方法。导出了波束入射下双粒子相干散射系数,提出了高斯波束入射下在轴串粒子相干散射相互作用方程的构建方法,建立了高斯波束入射下多粒子相干散射相互作用方程。证明了当入射波束的束腰半径与粒子的线度和入射波波长相比较大时,双球粒子对在轴高斯波束的散射场展开系数将退化到了平面波入射的情况。提出了波束入射下多粒子相干散射方程的传输矩阵表示方法,数值计算并分析了多粒子对高斯波束的散射场特性。3.基于扩展边界条件方法,提出了一种处理任意回旋对称粒子表面的方法。以有限长圆柱为例,导出了其散射传输矩阵的计算公式,数值计算了具有任意回旋对称特性的粒子的散射特性。采用完全独立的FDTD方法对计算结果进行了验证。4.基于矢量球谐函数的加法定理,推广了广义递推散射传输矩阵方法,研究了多个具有任意回旋对称特性的粒子的相干散射问题,数值计算了多个具有任意回旋对称特性散射体的散射特性,并与文献中的数据进行了对比。5.研究了分形凝聚过程的数值模拟方法。结合实际的凝聚过程,数值模拟了具有分形结构的三维分形凝聚粒子体系,结合多粒子相干散射问题的讨论,计算分析了分形结构簇团模型的散射特性。通过类比平面波入射下分形凝聚结构散射体系的平均场近似方法,提出了波束入射下分形凝聚体系平均场近似求解方法。利用等效回旋半径及平均近似场方法,数值计算了波束入射下分形凝聚体系的内场及表面场的归一化幅度值。