s偏振电磁波在运动的稀薄等离子体界面上的反射与透射

对电磁波在强激光驱动的运动等离子体界面上的反射和透射进行了研究，根据电磁场在等离子体界面上所满足的边界条件以及电磁场的相对论变换理论，推导出了s偏振的电磁波在该运动等离子体界面上的反射和透射系数的表达式，并对几种特殊情况进行了讨论 关键词：     

有关波动的定义及波动方程的含义的若干問題

首先说明一下,本文所要讨论的波动,只限于发生在“介质”中的波动过程,只包括机械波和电磁波,而不包括与微观粒子相联系的几率波。机械波发生在弹性介质中,而电磁场应理解为发生电磁波的“介质”。当然,电磁场并不具有弹性介质的力学性质,对电磁波也不能采用机械模型;但电磁场也是一种特殊的物质,在这种物质内产生电磁波的规律同在弹性介质内产生机械波的规律在很多方面是相类似的。所以,我们可把机械波和电磁波统称为发生在“介     

平面电磁波在各向异性周期介质中的传输特性研究

将平面电磁波在一维介电各向同性周期介质中的传输矩阵问题扩展至一维介电各向异性周期介质,并得到了平面电磁波在此类介质中的传输矩阵.此矩阵的推导主要基于麦克斯韦方程组和电磁波在介质交界面的连续性条件,即电磁波在介质交界面的切向电场和磁场分量连续.通过此矩阵的推导可以加深学生对"电磁场与电磁波"这门课程的理解.此矩阵也是获得电磁波在一维介电各向异性周期介质中的场分布特性,色散关系和表面模式性质的基础.因此,此传输矩阵对科研和教学都有重要意义.     

弹性波和电磁波的多普勒效应

利用时空坐标变换和博里叶变换方法，导出了平面弹性波和电磁波的多普勒效应．指出电磁波的多普勒效应与电磁波的相位不变性原理是一致的；对于弹性波，相位不变性原理只在某些特殊情况下成立．     

电磁波方程及折射、反射定律的一些思考

本文由电磁波的麦克斯韦方程组出发,介绍导出折射定律和反射定律的一种证明方法.其证明方法,使用了空间微元近似,然后推广至全空间传播的方法,从而简化了麦克斯韦方程组求解的烦琐过程,提出了一种可教学推广的实用性方法.通过使用微元法,求解得到麦克斯韦方程的行波解形式,即得出电磁场是一种行波.由电磁场的向量形式推导空间中电磁波的折射、反射定律,得到折射、反射定律的证明并不需要电磁波的解析形式,在连续函数的情形下是普遍成立的.求解过程中加深对麦克斯韦方程组的理解,体现了电磁过程的深刻物理图像,也为由几何光学向波动光学过渡提供一种思想上的指导.     

平面电磁波在任意方向运动的介质-介质界面上的反射和透射

研究平面电磁波从一种介质入射到另一种以任意方向运动的介质时,在介质界面上发生的反射和透射现象,从Maxwell方程组、运动界面的边值关系和运动介质的本构关系出发,得到了反射波和透射波电磁场矢量与入射波电磁场矢量的关系的表达式、反射和透射系数,讨论了反射波、透射波与入射波之间的能量关系,电磁波对运动介质作用力的性质,并得出一些新的结论． 关键词：     

带状螺旋线研究中的坐标变换

分析了带状螺旋线行波管中电磁场分量在柱坐标系下的Floquet形式，证明适当的坐标变换是电磁场分量写成变量分离形式的充分条件.螺旋带平面展开后，应用坐标变换得到的电磁场分量变量分离形式是去除面电流分布假设的理论基础.计算并分析了一个典型结构的色散和耦合阻抗，计算结果与实验结果有很好的一致. 关键词： 螺旋带 坐标变换 色散 耦合阻抗     

电磁波检测

当今无线通讯技术迅猛发展,如何对变电所及输电线与移动电话基地台所产生的电磁场强度进行评估,便成为一个重要的工作.通过分析电磁波特征,论述了对这些电磁波辐射设施所产生的电磁场强度检测的方法.     

完美吸收体、电磁“黑洞”以及内置完美匹配层的吸收特性

完美匹配层在电磁学仿真中具有关键作用,它可以用有限空间模拟无限空间,使得电磁波传播至边界和传播至无限远处无异.内置完美匹配层具有类似的概念,一般以柱体或者球体的形式置于物理场内部,能够匹配边界上的电磁场,使得电磁波传播在其凸面上如同传播至无限远处一样,没有任何散射.平面的吸收体除了完美匹配层,还可以通过多种方式实现,如Kramers-Kronig关系、光子晶体、超构材料等.而内置曲面的吸收体常用到的有传统的完美吸收体、电磁"黑洞"等.变换光学一直以来不断激发着研究者浓厚的研究兴趣,因其能够通过坐标变换任意操控电磁波走向,且具有非常广泛的应用,也时常被用作设计吸收体的理论工具.而就本文作者所知,目前还没有非常有效的方式能够实现内置曲面吸收体的完美吸收、无反射,且不依赖于入射角度和频率.本文运用变换光学理论设计了一个内置完美匹配层,该匹配层的材料参数由一个复平面的径向坐标变换得到.通过平面波的电场图及二维远场图直观地一一对比分析匹配或不匹配的完美吸收体、电磁"黑洞"和该内置完美匹配层的吸收特性,发现匹配的完美吸收体吸收效果较好,电磁"黑洞"具有较大散射,而内置完美匹配层具有相对最好的吸收效果,且无后向散射,可作为吸收内核用于电磁仿真以及相关实验中.     

电磁场与电磁波实验教学的探索与实践

针对"电磁场与电磁波"课程理论性强、概念抽象的特点,对该课程的实践环节进行了研究,设计了验证型和综合型等实验.其核心实验设计思想是用微功率白炽灯和高频检波电流表作为微波频段电磁波接收指示器,替代传统中价格昂贵的微波接收设备,并通过生动形象的实践环节的具体实施,达到了实验辅助与深化课堂教学的效果,激发了学生对理论知识的学习兴趣.     

等离子体中电磁波传输特性理论与实验研究

本文对35 GHz和96 GHz电磁波在等离子体中的传输特性进行了理论与实验研究, 得到了电磁波衰减随等离子体密度、碰撞频率和电磁波频率的变化规律. 等离子体密度增加一个数量级时, 电磁波衰减增加一个数量级; 随着等离子体碰撞频率的增加, 电磁波衰减先增加后减小; 随着电磁波频率的增加, 衰减下降. 以激波管为实验平台进行了电磁波在等离子体中传输特性的实验研究, 实验结果和理论结果吻合较好. 理论和实验结果均表明, 提高电磁波频率是解决黑障问题的有效途径.     

畸形波电磁散射特性分析及其特征识别标识的研究

针对弱非线性的Longuet-Higgins模型在模拟强非线性畸形波海面时所存在的问题,采用修正的相位调制法模拟一维畸形波时间、空间波面,该方法能够实现畸形波的定时定点生成,并且其波形既能保持目标谱的频谱结构,又能较大程度地满足波浪序列的统计特性.同时,基于改进的双尺度(TSM)法及时域有限差分法建立畸形波的电磁散射模型,经过相对平均偏差和均方根偏差误差分析后,基于TSM法研究分析了畸形波及其背景海面波的归一化雷达散射截面(NRCS)的计算结果.实验表明,合成孔径雷达成像中畸形波的NRCS比背景波要小,即畸形波的合成孔径雷达图像成像比背景波要灰暗,因此可以将NRCS作为畸形波的特征识别标识.通过分析研究不同极化方式、入射角、入射频率条件下畸形波与背景波面的电磁散射特性实验数据得出:当二者的NRCS差值大于-11.8 dB及以上时,即认为产生畸形波,这为实际的工程应用提供了参照标准.     

基于变换光学的椭圆形透明聚集器的设计研究

基于麦克斯韦方程组在不同坐标系下具有形式不变性以及变换光学理论, 通过设计材料的本构参数(介电常数和磁导率)来引导电磁波的传播, 提出了具有电磁透明和电磁聚集两种功能的新型电磁器件-椭圆形透明聚集器的设计方法. 电磁波透明体不会阻挡电磁波的传播并且能够与斗篷内部进行交互; 电磁波聚集器是当电磁波入射到该装置上时, 电磁波能够被设计的装置按照要求集中到一个区域或者一个点, 实现电磁波能量的集中. 本文利用压缩变换和扩展变换推导出了这种电磁器件中各层的相对介电常数和相对磁导率的张量表达式, 并利用基于有限元算法的电磁仿真软件对该电磁器件进行了全波仿真验证, 得到了入射波从各个不同方向入射时磁场z 分量的分布图, 仿真结果证实了该设计方法和电磁参数的正确性. 最后还讨论了电磁器件存在损耗时的情况, 当损耗逐渐增大时, 器件的功能在一定程度上受到了削弱. 本文的设计方法为其他新型电磁器件的设计提供了一种新的思路.     

斜入射时孔径衍射旋量理论

利用电磁场的旋量体系方法对斜入射平面波的平面孔径的电磁衍射进行了分析.获得了任意入射情况下孔径的衍射强度公式,并以特例说明与前人的公式是一致的.     

高速运动分层介质界面上的时间平均能流密度

利用坐标变换和高速运动介质界面上平面电磁波入射、反射和透射电场、磁场之间的关系,详细讨论了当介质界面运动时入射、反射和透射时间平均能流密度的变化规律.     

平面电磁波性质的推导与讨论

简洁推导平面电磁波的基本关系式并由此讨论平面电磁波的性质．     

导电介质中电磁波相移常数与振幅衰减常数的方向关系的讨论

对文献上给出的非均匀电磁波在同一均匀导电介质中传播时,电磁波的相移常数和振幅衰减常数方向之间满足定量关系的结论,重新进行了分析和推导,利用电磁波在导电介质界面的边界条件,给出了两种情况下的相移常数和振幅衰减常数的表达式,以及它们与界面法线的夹角正弦的表达式.结果表明,在同一均匀导电介质中,非均匀电磁波的相移常数的方向和振幅衰减常数的方向之间一般不满足定量关系.     

Possibility of the charge density modulation of an electron bunch in the electromagnetic wave field

We consider the problem of modulation of the electron density in a linear bunch after its interaction with a linearly polarized, monochromatic electromagnetic wave, as well as an opportunity to observe this effect. It is shown that one can achieve significant values of the modulation depth at high intensities of the electromagnetic wave.     

Prediction and experimental measurement of the electromagnetic thrust generated by a microwave thruster system

A microwave thruster system that can convert microwave power directly to thrust without a gas propellant is developed. In the system, a cylindrical tapered resonance cavity and a magnetron microwave source are used respectively as the thruster cavity and the energy source to generate the electromagnetic wave. The wave is radiated into and then reflected from the cavity to form a pure standing wave with non-uniform electromagnetic pressure distribution. Consequently, a net electromagnetic thrust exerted on the axis of the thruster cavity appears, which is demonstrated through theoretical calculation based on the electromagnetic theory. The net electromagnetic thrust is also experimentally measured in the range from 70 mN to 720 mN when the microwave output power is from 80 W to 2500 W.     

高功率微波与等离子体相互作用理论和数值研究

研究高功率微波与等离子体的相互作用,对于微波放电和电磁兼容研究均具有重要意义.基于波动方程、等离子体的流体力学方程以及波尔兹曼方程,建立高功率微波脉冲与等离子体相互作用的理论模型,并结合等离子体的特征参数,采用时域有限差分方法分析了等离子体电子密度和高功率微波传输特性的变化.结果表明,由于高功率微波的电子加热作用,等离子体中的非线性效应明显,发生击穿使得等离子体电子密度增大,从而导致微波的反射增强,透过率降低.所提出的模型和相关结果对于高功率微波和电磁脉冲防护具有指导意义.