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。     

平面横电磁波模的初值问题

经典理论所描述的电场和磁场处处同相的平面电磁波模并不存在.Maxwell方程组的解依赖于 电磁场的初始值或边界条件,根据不同的初始条件解得的平面电磁波模是不同的.结果表明 ,平面电磁波是横波,在不同的位置,由变化的电场激发的磁场或由变化的磁场激发的电场 振幅不同,电场与磁场的相位差也不同. 关键词： Maxwell方程组 最优微分方程 初始条件 平面电磁波     

平面电磁波基本性质的简易推导

本文借助于薄片电磁场传播的简单分析，推导出平面电磁波的基本性质．这是一种不用微积分演算推导平面电磁波性质的简易方法，其特点是：物理图象清楚，不仅直观、简单，而且推理严密．根据叠加原理，用本文方法可以严格地证明平面电磁波的四个基本性质，因此推导具有普遍意义．本讲法节省讲授时间，易为初学者接受．     

运动介质中电磁波的能流密度

利用电磁场变换,讨论了运动介质中一列平面单色电磁波的能流密度给出超光速情形下电磁波及介质的性质。结果表明,随着介质运动速度的增加,电磁波能流密度方向可发生突变。     

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.     

介质分界面上电磁波传播特性的一个理论问题研究

本文对平面电磁波在不同介质分界面传播时其能流关系出现形式上的不平衡现象作了介绍。指出，采用平面电磁波来研究其在界面上的传播特性时必然会引起一种虚波流。对引起此波的原因及其对能流分配不平衡现象的影响作了讨论，并与入射电磁波口径为有限宽度波束的情况作了比较。     

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．     

均匀平面电磁波极化的应用研究

极化是电磁波的重要特性,在卫星广播、无线通信、雷达、航空航天遥感等领域中有着广泛的应用.本文分析了均匀平面电磁波极化的成因,呈现了极化的物理图像,讨论了电磁波极化的一些实际应用.     

磁化等离子体对平面电磁波吸收特性的数值研究与全波仿真

研究了平面电磁波在磁化、稳定、二维、非均匀等离子体中的传播特性;采用等效输入阻抗方法计算非均匀磁化等离子体层对不同模式入射电磁波的功率吸收情况。结果表明,电子数密度、碰撞频率和外磁场大小是等离子体对电磁波功率吸收的主要影响因素。采用等效介电常数的方法模拟等离子体特性,代入有限元软件进行平面电磁波入射等离子体仿真,得到了非寻常波与右旋极化波的吸收特性。根据数值计算和全波仿真结果可知,当等离子体密度为1017 m-3、碰撞频率2.5 GHz、外加磁场的磁感应强度为0.15 T时,磁化等离子体对电磁波有强烈的吸收特性。     

平面电磁波对导体的辐射压强

当单色平面电磁波垂直入射到可导电的平面镜上时,理论分析了电磁波给平面镜施加的安培力作用以及由此产生的辐射压强.并得到了辐射压强的具体表达式.     

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.     

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.     

用柱面波函数展开法求解时谐电磁场

对于时谐电磁场，推导出矢势的柱面波孙数展开展。应用该展开式可计算电流分布区域外部和内部的时谱电磁场。给出了用中公式求解时谱电磁场的具体例子。     

粉碎电磁波的性质和应用

粉碎电磁波是一种新的电磁波,是由无穷个源以无穷个相位在一个局部范围内发射的波,它与普通电磁波有完全不同的性质,波动性几乎已消失,而以粒子性为主,这样它穿透导体的能力几乎大了一百倍.同时它的传播是以粒子扩散方式进行的,具有一种保持在地球原来位置的特性,因此它具有与运动载体反方向运动的趋势. 关键词： 粉碎电磁波 谐振子 反向运动     

球面电磁波斜入射建筑物内场的数值分析

为了分析窄带电磁脉冲源近、远场辐照大型建筑物内部空间电磁场分布特点,采用时域有限差分方法,对比分析平面波、球面波场源正面斜入射多层多单元建筑物的计算结果,并较为全面地分析了各房间各水平面中心电场强度幅值、各层各水平面电场强度最大值分布情况。建筑物各层相对应高度面上场强分布近似,在电磁波传播方向上窗户房间内部区域场强较强,两种波场源入射结果基本一致;在其余区域场强较弱,特别是在较大空间内的区域,球面波场源入射下场强相对更弱。其中通过与待模拟建筑物外形相紧凑性匹配的球面波场源构建,模拟仿真了窄带球面电磁波在真空空间的辐射传播,计算结果验证所构建球面波近场源准确可行。     

Electromagnetic waves in dielectrics with memory

We analyse electromagnetic wave propagation in a dielectric with memory of the Maxwell-Hopkinson type. We show that the components of the electric and magnetic fields satisfy two different scalar wave equations and we first look for their harmonic plane wave solutions. Then we prove that dielectrics with memory can also support approximate Courant-Hilbert waves. We discuss the equations to be solved to get all the components of the electromagnetic field from a scalar solution from each wave equation and TE, TM harmonic plane waves are explicitly given.     

计算光在引力场中偏折的新方法

利用光的量子论,能量守恒及弱等效原理得出电磁波传播在几何近似下,光线在引力场中的偏转角和波矢的关系. 利用引力场中电磁波方程,在弱场近似下给出了一般的计算光线偏转角度的方法. 具体计算了Schwarzchild引力场中光线的偏折及Kerr-Newman引力场中光线的偏折. 关键词： 引力场 电磁波方程 能量守恒 弱场近似     

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.     

时域全波电磁计算程序JEMS-FDTD在复杂电磁环境研究中的应用

将自主研发的大规模并行三维全波电磁场时域求解程序JEMS-FDTD应用于复杂电磁环境问题,计算并分析了楼宇内电波传播特性和飞行器瞬态电磁特性。对楼宇内电波传播特性的计算获得了建筑物内任意位置的电磁场分布和电磁脉冲在建筑物内的时域传播过程,其结果可用于无线通信和电磁环境安全研究;对飞行器瞬态电磁特性的计算获得了飞行器舱内外瞬态电磁近场分布,其结果可用于飞行器强辐射场防护等研究。