对运动电荷在匀强电场中的一点讨论

讨论一电荷沿x轴以初速υ垂直射入一匀强电场E0中(图一中的z方向).取电场E0为s’(x’,y’,z’t’)静止坐标系,观察者站在电荷q(s系)上看,s’系相对于s系以速度(-υ)运动,这时观察者将观测到原来的电场E0不再是E0.由电磁场的变换公式,在o’与o重合,即t=0时刻,在s系测得的电磁场为:式中　但在s’系看:把(2)式中的各分量代入(1)的变换式中变得s系中电磁场的分量这样站在s系看电行q的运动方程应是:但同时电场E0以速度-υ向左匀速运动,它的运动方程为 x=-υt. 于是电荷q相对于E0的等效运动方程是 解之得电荷的轨道方程:是一抛物线,轨道向x轴上…     

任意形状带电导体表面的场强

 一、导体表面的实际场强静电平衡状态下任意形状带电导体的电荷一定分布在导体表面,实际的电荷层厚度不可能为零。带电导体表面的场强,是对电荷层外表面而言的。用高斯定理求解导体表面的场强时,要么承认电荷层有厚度,考察点可以贴着导体表面,也可以在导体外并无限接近表面;要么把电荷层当作厚度为零的面电荷,则考察点必须在导体外并无限接近导体表面。这两种思维方式都是为了过考察点做平行于表面的高斯面时,把考察点附近区域的电荷置于高斯面内,二者对求解导体表面的实际场强是等价的。当考察点处电荷面密度为σ,可得该处表面场强大小E=σε0,方向垂直于该处的表面(σ电性为正时向外,为负时向内)。     

由几率流密度的定义谈粒子数守恒的数学表达

在量子力学一维散射问题的教学过程中,要遇到几率流密度这一物理量.下面的推导是成立的: 设具有一定能量E的粒子,沿x轴正方向射向方势垒由波函数的统计诠释,粒子有一定的几率穿过势垒,也有一定的几率被反射回来.在E0其方向是沿0轴方向. 由此定义 — …     

旋度概念的从头构建法

通过基本的途径,没有利用斯托克斯公式,导出矢量场环量面密度的计算公式.指出同一点处矢量场f(r,t)绕不同轴的环量面密度不同,Δ×f的大小等于环量面密度的最大值,Δ×f的方向沿着环量面密度取最大值时回路所缠绕的轴的方向,绕n轴的环量面密度等于Δ×f沿n轴的分量.这样的一个矢量场Δ×f叫做f(r,t)的旋度.并且指出计算矢量场沿无穷短线段的线积分时人们常犯的错误.     

带电导体表面任一面元处的场强

有一带电导体,设其面元处电荷面密度为σ,则它所在处的场强为 E1= 而不是 .有的人在计算导体表面面元受力的问题时,把答案写 错误就出在将 中的E1误认为等于 了.为什么 所在处的场强为 呢?关键是在求场强时应该将 本身除去,而计算其它电荷在该面无处所产生的场强.见图,用E S表示带电面元△S所产生的场强.在它的附近,可将它视为无限大带电面,其场强垂直表面,大小为 .在导体外,极靠近导体表面附近,有E=E1 (n为导体表面法线方向的单位矢).由此即可得出 ,方向垂直导体表面向外.在导体内部,E1与E△S的合场强为零,由此亦可得出E1 方向与 相…     

由一道高考题引出的思考

【题目】(2011年高考福建理科综合卷第22题)如图1(a),在x>0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于xOy平面向里的匀强磁场,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B.一质量为m,电荷量为q(q>0)的粒子从坐标原点O处,以初速度v0沿x轴正方向射入,粒子的运动轨迹见图(a),不计粒子的重力.(1)求该粒子运动到y=h时的速度大小v;(2)现只改变入射粒子初速度的大小,发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹(yx曲线)不     

关于场强最大值的再思考

在高中物理教学中,有一道常见练习:在真空中有两个等量同种电荷,相距为L,中点为O,则从O点开始,沿两电荷中垂线向外,电场强度的变化为A.一直减少B.一直增加C.先增加后减少D.无法判断在引导学生进行判断时,一般采用特殊位置分析法.两电荷在O点分别产生的电场大小相等,方向相反,合场强为零.而在无穷远处,两电荷产生的电场趋近于零,所以合场强亦为零,而中垂线上其他位置由场强叠加可知,合场强不为零,由此推断答案     

再论静电场中场强与等位面曲率的关系

文献[1]已对静电场中场强的量值与等位面曲率的关系作过研究,并对所得到的微分方程的近似解作了初步的讨论.本文进一步研究了这个问题的近似解,并对其应用作了更具体的说明. 一、静电场中场强与等位面曲 率的关系式的近似解 已知静电场中等位面曲率与场强沿电力线方向的变化率之间的关系式为 dE/dn 2H(n)E=0.(1)在条件E｜n=0=E0下求解,可得到沿电力线场强量值的大小.其中,E是沿电力线通过等位面S的交点处场强的大小,而E0是在参考等位面S0上的电力线出发点的电场量值,如图1所示.H是等位面S在计算量值E处的平均曲率.(1)式的一般解是 我们…     

再论运动电荷周围的位移电流

我在《大学物理》84年第3期写的《运动电荷周围的位移电流》一文中.有两个问题需要更正,请读者鉴谅. 1.关于位移电流密度大小的计算问题 如图1所示,设一点电荷q以速度v沿x轴方向运动.若v《C(光速),则运动电荷q的周围住一点电场的电位移位移电流密度关于位移电流密度的大小jc在原文中是根据来计算的.因为以,关于位移电流密度的大小人的计算应更正如下,因为而所以 (i、j分别为x轴、y轴方向上的单位矢径)(1)式中等号右边的第一项(1)式中等号右边的第M项将(2)(3)两式代入(1)式得上式等号右边第一项,显然就是运动电荷q周围电场中任一点位移电流…     

在匀强电场中电荷的运动

《大学物理》84年第六期发表了张福熹同志的“对运动电荷在匀强电场中的一点讨论”一文(以下简称张文,并将张文中的初速度v在本文中以v0表示).该文通过电磁场变换,并按F=ma一式进行推导得出“电荷q的运动轨道是抛物线”.这一结果显然错误的.因为电场力对电荷作功,则电荷q的能量必然增加,从而电荷q的质量增加.这样电荷q在z方向所受的力虽然是恒力,但由于质量增加不可能沿z方向是匀加速运动.另一方面电荷q在x方向虽不受力,但是由于质量增加,动量守恒,则沿x方向运动电荷q不可能是匀速运动,而是减速运动.所以运动电荷q的轨道不可能是抛物线.正…     

积分区间内含被积函数本性奇点的若干无穷积分

研究了积分区间内含有被积函数本性奇点的若干无穷积分,其被积函数是一般有理分式f(x)、x的三角函数和1/x的三角函数三者的乘积.用围线积分方法导出了用留数表示的一般计算公式,并计算了实例.     

高速运动球体的视觉形象

(一) 一个球体在相对于共静止的坐标系中的方程式为: x2+y2+z2=R2(1) 当该球体以速度v=βc,(0 ≤1)沿x轴正向运动时,根据狭义相对论原理,它在x轴方向的长度将缩短为原来的1-β2倍;在y轴和z轴方向长度不变,因而变成了一个椭球。这时它的坐标方程为:(2) 那么,当球体高速运动时,我们所看到的形状,是否就是一个椭球了呢!要弄清楚这个问题,首先应明确两个概念。 第一,洛仑兹收缩后的椭球方程式(2),是运动球体上各点在静止坐标系内同一时刻所占据的空间坐标。这是相对论效应畸变后,运动球体的“真实”图象。这种图象仅与参照系的选择有关,在同一…     

用三进位制讨论帐棚映射的动力学特性

应用三进制方法,分别在初始值x0取有限位小数、任意循环小数、任意不循环小数等3种情况重点讨论xn在区间[0,1]之内的帐棚映射的动力学特性.帐棚映射的归宿随初始值x0的不同而呈现多样性,有的趋于0,有的趋于-∞,有的在区间[0,1]内的周期轨道上,还有的在区间[0,1]内的混沌轨道上.     

凹(平)面衍射光栅稳定共振腔的近似分析

本文从自洽的费涅耳衍射积分方程出发,利用费涅耳数近似趋于无穷,计算了凹(平)面锯齿形和截端锯齿形衍射光栅稳定共振腔的共振模特性。结果指出:当光栅槽很浅,满足光栅自准直条件,在一定的角度范围内,腔内的场振幅分布近似与光栅的闪耀角无关。垂直于光栅槽方向(x方向)的场分布由m阶厄米-高斯函数和微扰项(m+1阶和m-1阶厄米-高斯函数)表示。微扰项随光栅倾角的增大而增大。当微扰项可以忽略不计时,倾斜的光栅可以和垂直于光轴、曲率半径为Γ₁cos³θ(x方向)和Γ₁cosθ(y方向,平行于栅槽方向)的长条凹镜等效。文中给出了栅、镜面上的场分布、稳定性条件、频谱分布及输出场特性。 关键词：     

一道高考题与圆的不解之缘

题目:(2010年普通高校高考全国I卷第26题) 如图1所示,在0≤x≤3a区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.在t=0 时刻,一位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y轴正方向夹角分布在0～180°范围内.已知沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界上P(3a,a)点离开磁场.     

关于原子核的电四极矩

 一、原子核的电四极矩原子核的内禀电四极矩,来源于核电荷的非球形分布,一般可用并矢或(3×3)二秩不可约张量表示。如果选择核自旋轴I(沿z轴)为核电四极矩主轴,由于核对自旋轴的旋转对称性,电四极矩仅有一个独立分量,称为标量电四极矩.     

平面内均匀电场驱动的二维空间方点阵的相干激子波包

我们研究了平面内(x-y平面)均匀电场E(即,E=Exex+Eyey, ex和ey分别是沿x和y方向的单位矢量)驱动的光激发方量子点阵的电子--空穴对波包的演化行为,在时域内发现:如果电场的x分量和电场的y分量的比是一个有理数p/q(p和q是互质的整数),则此波包经历一个周期时间的呼吸模式,且它的周期是2πph/eExa,式中a是方点阵的晶格常数,h是普朗克常数,e是电子电荷.这个结果是对最近发表在Phys.Rev.Lett.86,3116(2001)上光谱结果的时域内的证明.     

刃型位错高斯光束的Riemann-Silberstein涡旋通过双焦透镜的聚焦特性

基于时间平均复标量场的零值点,推导出寄居于高斯光束中的刃型位错线形成的Riemann-Silberstein (RS)涡旋通过双焦透镜传输时的复标量场。详细研究了刃型位错高斯光束形成的RS涡旋通过双焦透镜的聚焦特性,分析了传输距离和双焦透镜在x方向的焦距对RS涡旋的影响。研究发现RS涡旋通过双焦透镜后会出现RS涡旋的移动、新产生一对含有相反拓扑电荷的RS涡旋、两个含有相反拓扑电荷的RS涡旋逐渐靠近至湮灭,但是,在整个聚焦传输变化过程中,RS涡旋的总拓扑电荷守恒。特别地,当RS涡旋通过理想透镜时,复标量场中始终只有4个位于x轴上的RS涡旋。随着传输距离增加,这4个RS涡旋先逐渐靠近原点(0, 0),又逐渐远离原点(0, 0),但每个RS涡旋的拓扑电荷一直保持不变,因此,总拓扑电荷守恒。     

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研究了在三开口劈裂金属纳米环中,当入射场偏振方向不同时出现的多极局域表面等离激元共振现象及折射率传感特性。研究表明,当入射场偏振方向分别沿x 轴和y 轴时,在可见光-近红外区域分别激发起两个和三个明显的共振峰。通过改变缺口的张角,能够实现对共振峰位和强度的可控调整。共振峰位处劈裂纳米环的近场分布表明,LHA(左半弧)和DRHA(双右半弧)之间等离激元的杂化耦合是形成上述共振的原因。劈裂纳米环的多极共振非常适合折射率传感应用。当改变周围环境折射率,入射场沿x 轴偏振时,折射率敏感度的最大值可达到1365nm/RIU;入射场沿y 轴偏振时,折射率敏感度最大值可达2229nm/RIU。     

几种孤立带电导体的电荷面密度与曲率的关系

引言 本文试图计算某些形状规则的带电导体共电荷面密度与曲率的关系.本文的基本思路是:根据带电导体电场的电势[1],[2],可以求出导体表面的电荷密度(σ=E/4π=｜φ｜/4π).再利用微分几何有关曲率的知识,就可得到电荷密度与曲率的关系式. 下面先介绍微分几何有关曲率的知识.二、主曲率和总曲率[3] 平面曲线的曲率概念我们是熟悉的.下面我们说明曲面的曲率可以通过平面曲线的曲率来表示. 通过曲面上任一点M的法线,可以作出无穷多个平面,每个平面与曲面的交线称为M点的法截线.M点的法截线有无穷多条,每条都是平面曲线,都有确定的曲率.设M点…