平板电容器介质中的矢量场

介绍了平板电容器真空及各向同性电介质中的电场，进一步计算了各向异性平板电容器电场中的电场强度、电位移矢量、电极化强度。根据计算的结果对平板电容器介质中的矢量场进行了力线描绘，说明了电介质矢量场的性质。并进一步比较了线性各向异性电介质与指数电介质对电场产生的影响。     

直流电场下水中石墨烯定向行为研究

纳米颗粒在液体环境中的定向控制与系统物理性能的调控及新型纳米器件的制备等应用领域密切相关.本文使用分子动力学模拟方法,研究了水中单片不带电矩形石墨烯在直流电场下的定向行为.结果发现石墨烯平面趋向平行于电场方向且随着电场强度增大定向性增强,其主要原因在于极性水分子在电场下的响应以及水合作用;减小石墨烯长宽比,石墨烯法向矢量和长边矢量的定向性减弱,定量结果表明法向和长边定向度分别与绕长边和法向的转动扩散系数存在负相关关系.     

双折射晶体入射、折射光电场矢量的琼斯描述及界面处菲涅耳方程的修正

为了用琼斯矢量更明确地表示双折射晶体入射光和折射光的偏振状态,利用波法线椭球和物质方程,将入射光和折射光的电场矢量均视为由o振动和e振动两个方向的分量叠加而成,并将之投影到垂直于和平行于入射面的两个方向上。其中,入射光和折射光电场分量之间的关系用菲涅耳方程中的透射系数表示。考虑到e光电场矢量与电位移矢量的差别,对菲涅耳方程进行了一定的修正以满足e光的边界条件。最终给出了入射光和折射光电场矢量的琼斯矢量形式。并通过具体的数值计算说明,菲涅耳方程修正前后e光的透射系数有一定的差别,且e光的电场矢量和电位移矢量之间的分裂不可忽略。     

E2》H2的均匀正交电磁场中带电粒子的相对论运动

通过求解带电粒子在均匀电场中与坐标系选取无关的三维矢量相对论运动方程,进而利用洛伦兹变换方法,求得了带电粒子在E2>H2的均匀正交电磁场中相对论运动轨迹的一般三维矢量式.并使用Mathematica软件在直角坐标系中描绘了相应的粒子相对论运动轨迹图.     

矢量场类比法在电磁学教学中的应用探讨

电磁学是物理学的重要分支,但是学生总觉得这部分知识很难学,对于高斯定理和环路定理的理解也比较模糊.本文推广矢量场类比法,将矢量场类比为流体中的流速场,用水的流量类比为通量,流速沿环路的分量类比为环量.通过研究流体中的"起点"和"终点",类比为矢量场中"源"和"汇",用流体里的"漩涡"类比矢量场的"涡旋",并引出高斯定理和环路定理,让学生理解这些定理背后的物理含义.这种方法对后续学习电场强度通量、磁感应强度通量、电场线和磁感应线都有帮助,也有助于理解电场"有源无旋"和磁场"有旋无源"的性质.     

时域积分方程数值求解中自项的修正方法

提出了一种修正二维瞬态散射问题中矢量势自项(selfterm)的计算方法.在传统方法中,矢量势用三维格林(Green)函数表示,其中在自项计算中通常忽略同一面块上的源点和场点之间的时间延迟,修正方法中引入了这种时间延迟.并进行了数值实验.这种修正传统方法对开结构瞬态散射问题的电场积分方程能得到稳定的解.     

离轴椭圆矢量光场传输中的光斑演变

对离轴椭圆矢量光场的传输特性进行了研究. 推导出离轴椭圆矢量光场在自由空间传输电场和光强的解析表达式. 数值分析结果表明, 离轴高阶圆柱矢量光场具有非对称的光强分布, 传输后的光强分布由传输距离、错位位移、椭圆率决定. 在传输过程中除了光斑会展宽外, 光场中的暗斑会逐渐消失, 最终趋于一种稳态光强分布; 相对于初入射平面的椭圆光斑, 稳态椭圆光斑长短轴互换了. 研究结果有助于深入理解离轴情况下椭圆矢量光场的动态传输特性, 同时可以指导实际椭圆矢量光场的校准.     

角向偏振涡旋光的紧聚焦特性研究以及超长超分辨光针的实现

系统研究了角向矢量涡旋光的紧聚焦焦斑特性,解释了焦平面自旋角动量局域化分布的形成原因.角向矢量涡旋光可分解为左、右旋圆偏振电场叠加,将分解所得的左、右旋分量分别经大数值孔径透镜聚焦,总聚焦电场可视为左、右旋分量聚焦电场的干涉叠加.经分析研究后发现,左、右旋分量各自聚焦电场的纵向分量大小相等、相位相反,完全干涉相消,使得总聚焦电场的纵向分量消失;而各自聚焦电场的横向分量则完全相反,几乎不发生干涉,总聚焦电场表现为非相干叠加.角向偏振光引入涡旋相位后,使得左、右旋电场分量的轨道角动量的拓扑荷数发生变化,拓扑荷数的绝对值不再相等,而是恒定差值为2.因此左、右旋电场的横向分量由于携带不同的拓扑荷数,分别聚在焦平面的不同位置,而横向分量发生非相干叠加,不相互影响,最终形成了总电场偏振态的局域化分布,即自旋角动量局域化分布的现象.随后,本文横向对比了1阶角向矢量涡旋光和径向偏振矢量光的超分辨焦斑特性,分析了各自的优、缺点以及影响焦斑尺寸的因素.最后,兼顾了超分辨光针的性能和实际实现难度,设计了6环带的二元相位板对1阶角向矢量涡旋光进行了波前调制,实现了横向半高全宽为0.391λ,纵向半高全宽为25...     

介质球极化强度矢量的辨析

问题的提出:将一介电常数为ez,半经为a的介质球置于均匀外场E0中,若球外充满另一介电常数为e1的介质,求球内、外的电场,进而讨论介质球的极化强度矢量.很显然,球内、外的电场是原来的均匀电场与球面上极化电荷的场的叠加,用分离变数法容易求得叠加后球内电场仍为均匀场　　　　　　　,而球面上极化电荷在球外的场则等效于一个位于球心、电矩 的电偶极子所激发的.由于球内的场是均匀的,介质球的极化也是均匀的,因此在有的教科书[1]和参考书[2]中,得出介质球的极化强度矢量 必须指出,用(1)式来表示介质球的极化强度矢量是错误的.因为电矩 是…     

相干点源照明时消球差光学系统的像场结构

利用矢量傅里叶变换和稳相法获得了相干点源位于光轴上任意位置时，消球差光学系统像场结构的积分表达式，详细研究了使用线偏振光照明时像平面上大物方孔径角对像场结构的影响.模拟计算表明，在像空间垂直于光轴的平面上，如果物方孔径角较大，磁场分布绕光轴旋转90°后不再与电场分布相同，电场能量密度、磁能量密度和玻印亭矢量分布的等高线始终近似为椭圆，并且物方孔径角是导致玻印亭矢量分布失去圆对称性的主要因素.同时当使用小像方孔径角时，电场能量密度分布形状的长轴方向垂直于物空间电场的振动方向；随着像方孔径角逐渐增大，电场能量密度分布形状的长轴方向将逐渐变为与物空间电场的振动方向相同.这些结论完全不同于以前理论所预测的结果. 关键词： 成像系统 像场结构 矢量傅里叶变换 稳相法     

高斯涡旋光束在自由空间传输中电场和磁场的偏振奇点

利用矢量菲涅尔衍射积分公式, 以高斯涡旋光束为例, 推导出傍轴高斯涡旋光束在自由空间传输过程中电场分量和磁场分量的解析表达式, 详细研究了自由空间中电场和磁场的偏振奇点变化规律. 结果表明, 高斯涡旋光束在自由空间传输中, 存在二维和三维电场和磁场的偏振奇点, 其位置一般不重合. 改变光束束腰宽度比、 振幅比以及传输距离, 偏振奇点出现移动. 在二维电场和磁场中, 当满足一定条件时, 会有V点产生.     

电位移矢量仅与自由电荷有关吗?

一九八二年出版的《研究生入学物理试题汇解》一书第267页上写道:“由电介质中的高斯定理 D·ds=∑q可知,D仅与自由电荷的分布有关.用D来描写电介质中的电场时,可以不必考察束缚电荷的分布”.我认为这种提法并不恰当,例如均匀电场E0中放一中性介质球,球表面的束缚电荷产生的场E′是不均匀的,因而总场 E=E0 E′也不均匀,如图1所示.在球外的真空中,D=ε0E≠ε0E0,可见D不仅与激发E0的自由电荷的分布有关,而且也可能与束缚电荷的分布有关.原因是高斯定理只反映矢量场的一个侧面,单靠它不能把矢量场的分布完全确定下来.为了确定电位移矢量…     

水平层状介质中任意方向磁偶极子的电磁场分布

将水平层状介质中的任意方向磁偶极子分解成水平磁偶极子(HMD)和垂直磁偶极子(VMD),给出了将VMD和HMD产生的波分解为电场矢量垂直于入射面的线形极化波(EV波)和平行于入射面的线形极化波(EP波)的方法.通过分别研究这两种波在各层介质中的反射和透射规律,导出确定各介质层中电磁波的递推公式,从而得到了任意介质层中电磁波的解析表达式.     

变化磁场产生涡旋电场的一般形式

本文中引入矢量电势以给出变化磁场产生涡旋电场的一般表达式以及二维情形中的形式．并用来对熟知的圆柱形磁场分布作了计算和讨论     

混响室的混沌特性及其场统计分布

采用有限元数值方法计算了理想和实际结构混响室的本征频率,将其本征频率间隔分布与量子混沌理论不同系综的理论分布进行对比分析,证明了实际结构混响室的系综为高斯正交系综,混响室为混沌系统。在此基础上,利用随机平面波假设将理想金属混响室内电场矢量本征函数表示为随机平面波的线性叠加,进而将混响室内电场表示为与横电磁波两种可能的极化方式对应的矢量本征函数展开式。根据矢量本征函数的概率分布得到了电场任一笛卡尔坐标分量服从2自由度的Rayleigh分布,总场服从6自由度的Rayleigh分布。用ETS HI-6105光纤电场探头对某混响室进行了电场分量值测量,比较了测量数据与理论模型的累积概率分布。结果表明,试验结果与理论模型符合较好,证明了电场统计分布模型的有效性。     

偶极子电场任意P点场强E的计算

电偶极子的物理模型在电介质的极化,电磁波从天线的发射中都要用到.一般普物教材[1～4]在求解电偶极子的场强E时,只求解偶极子轴线的延长线和中垂线上点的场强.有的教材[5]处理偶极子电场任意点场强E时,把场强E矢量分解成沿R方向的矢量和垂直R方向的矢量,然后再合成的方法.     

少周期飞秒准径向偏振光的超快瞬变聚焦矢量场

研究了基于腔外螺旋相位调制获取高峰值功率飞秒准径向偏振光的方法,结果表明该方法所产生的并非完全纯净的径向偏振光,其径向分量决定了聚焦后纵场的分布,而径向和角向分量共同影响了横场的分布.根据Richard-Wolf矢量衍射理论模拟得到不同纯度下的少周期飞秒准径向偏振光在焦点附近的电场的时空矢量分布,发现其具有中心对称和震荡衰减特点,载波包络相位将对聚焦场的矢量时空分布产生显著影响,从而对飞秒脉冲与电子在聚焦场中的相互作用产生影响.研究结果可为进一步的激光粒子加速分析以及偏振转换器的设计提供依据.     

近代物理讲座 第六讲 加速器(Ⅱ)

4.直线加速器 直线加速器是最早发明的一种谐振式加速器.人们为了克服高压加速器所遇到的困难,探索了使粒子连续多次通过一个电压不很高的加速电场来获得高能量的方法.1924年Ising首先提出了可行的方案.1928年Widroe建成了第一个直线谐振加速器. 图10是早期直线加速器的工作原理图.沿着直线排列一些金属圆筒状电极(称为漂移管),奇数电极和偶数电极分别连接到高频电源的两个输出端上.当离子经过加速间隙a处时,间隙中的高频电场刚好是正电场,那么离子得到加速.如果离子进入漂移管后,高频电源正好转换极性(因为漂移管是金属制成的,在里面的电…     

变化磁场产生涡旋电场的一般形式

本语文中引入矢量电势以给出变化磁场产生涡旋电场的一般表达式以及二维情形中的形式，并用来对熟知的圆柱形磁场分布作了计算和讨论。     

少周期飞秒准径向偏振光的超快瞬变聚焦矢量场（英文）

研究了基于腔外螺旋相位调制获取高峰值功率飞秒准径向偏振光的方法,结果表明该方法所产生的并非完全纯净的径向偏振光,其径向分量决定了聚焦后纵场的分布,而径向和角向分量共同影响了横场的分布.根据Richard-Wolf矢量衍射理论模拟得到不同纯度下的少周期飞秒准径向偏振光在焦点附近的电场的时空矢量分布,发现其具有中心对称和震荡衰减特点,载波包络相位将对聚焦场的矢量时空分布产生显著影响,从而对飞秒脉冲与电子在聚焦场中的相互作用产生影响.研究结果可为进一步的激光粒子加速分析以及偏振转换器的设计提供依据.