静磁问题的唯一性定理

静电学中有个“唯一性定理”,它使很多问题有了简洁明了的解法,比如电象法。在静磁学中类似的问题也不少。需要用到“静磁问题的唯一性定理”和由此导出的“磁象法”(例如[1])。但国内现有的电动力学教材中都没有明确地谈到这个问题,某些国外教材[2]虽有介绍但也不太完全。下面对它作些讨论。 静磁问题的唯一性定理:只要在一个可均匀分区的区域V中给定自由电流分布J(x),在每两种介质的界面上给定自由电流面密度a(x),在V的边界s上有下列两条件之一,则V内磁场唯一地确定: 1)磁矢势A(库仑规范)的切向分量At｜s; 2)磁感应强度B的切向分量Bt…     

矢势A的边值关系

文献中[1]-[5]都讨论了矢势A的边值关系.但文献[1]、[3]只论及稳恒情况,文献[4]对非稳恒情况略有涉及却很不明显,也未作普遍讨论,文献[5]对非稳恒情况的讨论也只限于时谐场.本文指出,对于任意时变场,A(x,t)的边值关系可表为或 简单论证如下 首先,由一般关系×A=B,得将此式用于界面附近的一个矩形回路,注意到B处处有限,就有 其次若采用洛伦兹规范,则有[6]由此得,将此式用于界面附近小圆柱,并注意到μ,ε,有限,当λ,φ,φ/φt等有限时,即有.若采用库仑规范,则因·A=0,上式显然成立,合并(3a),(3b)即得(1)式。 为了得出(2)式,用一般关系得这…     

线偏光经单次反射后可成为圆偏光

线偏光从折射率为n1的光密介质,以大于临界角ie的入射角i1入射到折射率为n2(相似文献   

稳定磁场矢势的边值关系

在利用矢势求解稳定磁场的边值问题时,矢势的边值关系是极为重要和必不可少的.但通常电动力学教科书中对矢势的边值关系讨论很少,《大学物理》今年的一篇文章中作了一些介绍①,讨论仍嫌不足.本文拟对此作进一步的阐述.一、矢势的边值关系 满足横场条件的矢势A的微分方程为其对应的积分形式为(4)式中L为S的边界线,(6)式中S为V的边界面,Jf为传导电流密度,M为介质的磁化强度.由(3)式过渡到(6)式的方法如下:将(3)式两边对体积V积分得再利用公式就得到(6)式.将方程(4)—(6)应用到不同介质分界处,可以导出矢势的边值关系,矢势的边值关系就是矢…     

双曲色散型单轴左手介质中的折射

研究了横磁波在各向同性右手介质和双曲色散型单轴左手介质界面处波矢和能流的折射。计算发现,当入射角在很大范围内变化时,波矢的折射角和能流的折射角几乎不变。调节光轴角可使波矢折射角和能流折射角随入射角变化不敏感的现象更明显,经分析计算给出光轴角的调节范围。这一现象是由双曲色散型单轴左手介质的各向异性及负的主折射率引起的,可以用来实现光束准直、光束整合、光束压缩以及方便的光束耦合。如果光从双曲色散型单轴左手介质向各向同性右手介质入射,还能实现超棱镜(superprism)现象。计算了横磁波穿越界面时的透过率,证实双曲色散型单轴左手介质可能实现上述应用。     

磁场中正则动量守恒定律的应用

众所周知,电磁场中带电粒子的哈密顿量为下面我们特别感兴趣的是它在柱坐标系(r,θ,z)中的形式其中正则动量pr,p0,pz与粒子力学动量mvr,mvθ,mvz的关系为这里vr=r,vθ=rθ,vz=z是粒子速度的分量.如果在一个问题里我们发现哈密顿量H中不含某个正则坐标qα,则根据正则方程这时相应的正则动量pa守恒,即沿粒子的轨道其数值不变.利用这一点,有时可以避免复杂的轨道计算,直截了当地得到一些重要的结论.下面举若干例子来说明. 例一[1]一对同轴柱形的导体,半径分别为a和b,内柱载有沿柱轴z方向的电流I,电流沿外柱流回,故两柱之间的区域内矢势为A=-z…     

带电平面的反射与透射研究——菲涅耳公式的修正

根据一般条件下电磁场的边界条件,研究了两种介质分界面存在面电荷分布时的反射与透射,证明了这一条件下反射定律和折射定律仍然成立,推导得到存在面电荷分布时入射波平行分量和垂直分量的振幅反射系数和振幅透射系数,即修正的菲涅耳公式。由于不同界面的导电特性不同,两种介质界面的面电荷分布会影响界面的面电导率,修正后的菲涅耳公式与面电导率和自由空间阻抗有关。计算结果表明当面电荷密度或界面特性使面电导率发生较大变化时,振幅反射系数和振幅透射系数及反射率和透射率发生变化。     

ε=-M(dI/dt)的适用条件

如图所示,一半径为a的非常小的圆环,在起始时刻与一半径为 b (b》a)的很大的圆环共面且同心.今在大环中通以不变的电流I,而小环则以ω围绕着一条直径作匀角速转动.设小环的电阻为R,试求: (1)小环中的感生电流; (2)使小环转动时须作用在其上的力矩; (3)大环中的感生电动势. 以上是近几年研究生入学试题中多次采用的问题.但几乎所有的参考书[1][2][3]对第(3)问都给出了错误的解答. 事实上,我们容易求得: (1) 小环中的感生电流为o)为使ony转动而加的转动力短为对第O)问,书上一般是这样解的:因为 I在,Jny所在处产生的磁场为生为Z方向的单位矢…     

关于对《曲线坐标系中相对论性动量分量的算符中会出现Σ_z项吗》一文的答复

编辑同志 :转来的胡昆明先生对我们有关自旋本质讨论诸文的质疑已收阅 .对贵刊能坚持学术上探讨、争鸣之风气深表敬意 .现就胡文中对曲线坐标系中动量分量算符的质疑回于下 ,其他问题在合适的文章中再作答 .胡文对文 [2 ]中的公式12 ( μ^ｃα +ｃαμ^) =12 [(α·ｐ^)α +α(α·ｐ^) ]=ｐ^(文 [2 ]式 ( 1 4 ) )毫不含糊地给予了肯定 .提出的疑问有二 :其一 ,文 [2 ]“忽略了……微分算符ｐ^(指胡文式( 1 0 ) )与坐标基矢ｅρ、ｅφ 是不对易的 .正是这一忽略导致了……” .其二 ,“文献 [2 ]不加证明的直接给出了动量的分量算符 :ｐ^′ｊ…     

冷原子的双阱微磁表面囚禁

提出了两种新颖的采用载流导线的双阱微磁表面囚禁方案(即双U形与双Z形导线囚禁)。通过改变囚禁方案中直导线中的电流方向，即可将双U形导线囚禁改变为双Z形导线囚禁；如果逐渐减小直导线中的电流大小，即可将一个双阱微磁囚禁连续地合并为一个单阱微磁囚禁，反之亦然。详细计算和分析了上述两种载流导线囚禁方案的磁场及其梯度的空间分布。研究发现在导线中通以较小的电流，即可在导线表面附近产生很大的磁场梯度及其曲率。例如当电流为O．2A时，其磁场梯度和曲率可分别达到0．2T／cm和10T／cm2以上。由于双U形导线囚禁中存在磁场零点，而双Z形导线囚禁中仅存在磁场最小值，所以双U形导线囚禁仅适用于制备双样品磁光囚禁(MOT)或研究中性原子的冷碰撞，而双Z形导线囚禁除了可用于研究原子的冷碰撞之外，还可以用于制备双样品玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)或实验研究双阱玻色-爱因斯坦凝聚的性质等。     

介质表面附近微波大气击穿的理论研究

将麦克斯韦方程组和简化等离子体方程耦合求解, 对介质表面附近大气击穿形成等离子体的过程进行了理论研究. 分别使用一维、二维模型对等离子体的形成过程及等离子体对电磁波的反射、吸收过程进行了模拟研究. 一维计算结果发现在n_e = 0, j = 0两种边界条件下, 虽然形成的等离子体密度分布相差较大, 但二者得到的微波反射、吸收、透射波形彼此相差不大. 初始电子数密度厚度为20 mm的条件下, 得到界面附近的等离子体密度大于5 mm厚度的情况. 二维计算结果发现, 由于TE10模在波导中心位置处的微波电场最强, 电子碰撞电离首先在中心位置处形成等离子体, 当等离子体密度达到一定值(临界密度附近)时, 波导中心介质表面处微波场强减小, 等离子体区域沿着介质表面向两侧移动. TE10模在波导边缘处微波电场强度小于击穿阈值, 因此等离子体区域不可能移动到波导边缘附近.     

N~+注入修复外延Fe膜面内六重磁对称

为了研究离子注入对外延磁性薄膜面内磁各向异性的影响,用离子加速器对在有错切角的Si(111)面上外延生长的Fe膜进行了N~+注入实验.随着N~+注入剂量的增加,外延生长的Fe膜的面内磁各向异性逐渐从二重对称改变为六重对称.通过透射电子显微镜和刻蚀实验验证,发现离子辐照改变了Fe膜表面和界面的状态.未辐照Fe膜面内二重磁对称来自于由于Si(111)面的错切使得在薄膜界面和表面处形成的原子台阶.N~+注入的溅射作用使得Fe膜表面的原子台阶被擦除,N~+注入使得缓冲层和Fe膜界面处相互扩散导致界面处原子台阶消失.因此,外延Fe膜在大剂量N~+注入后表现出Fe(111)面诱导的六重磁对称.研究结果对于提高面内磁记录密度有潜在的应用价值.     

基于求解Riemann问题的界面处理方法

通过在界面处构造Riemann问题,根据流体的法向速度和压力在界面(接触间断)处连续的特性,利用Riemann问题的解不仅定义了ghost流体的值,而且对真实流体中邻近界面的点值进行了更新,使得在界面处的流体的状态满足接触间断的性质,给出了更加精确的界面边界条件,守恒误差分析表明该方法在界面计算过程中引入较小的误差.数值试验表明该方法能准确地捕捉界面和激波的位置.     

磁性d波超导/铁磁/磁性d波超导结中的约瑟夫森效应

通过求解磁性d波超导中的能隙和磁交换能的自洽方程, 研究磁性d波超导/铁磁/磁性d波超导结中的约瑟夫森电流. 计算结果表明: 1)临界电流随中间的铁磁层厚度呈现出两种不同周期的振荡混合, 通过增强铁磁层中的磁交换能q₀和铁磁/磁性d波超导界面处的势垒强度z₀, 短周期分量可从长周期中分离出来, 反之, 通过降低q₀和z₀, 长周期分量可从短周期中分离出来; 2)在两边磁性d波超导的磁化方向取平行时, 在取一些特定的铁磁层厚度下, 磁性d波超导中的磁交换能可增强系统的临界电流. 关键词： 磁性d波超导体 铁磁体 约瑟夫森电流     

激基复合物有机发光二极管中系间窜越和反向系间窜越过程的非单调电流依赖关系

激基复合物有机发光二极管(exciplex-based organic light-emitting diodes,EB-OLEDs)中自旋对态(spin-pair states)的系间窜越(intersystem crossing,ISC)和反向系间窜越(reverse ISC,RISC)是重要的自旋混合过程.它们通常展示正常的电流依赖关系,即随电流的增大而减弱.本文利用磁电致发光(magneto-electroluminescence,MEL)作为指纹式探测工具,在具有不同电荷平衡的EB-OLEDs中观察到多种电流依赖的ISC和RISC过程.它们有趣的表现为:随着器件注入电流增大,非平衡器件中电流依赖的MEL曲线呈现从正常ISC(1—25μA)向反常ISC (25—200μA)过程的转换,而平衡器件中电流依赖的MEL曲线则展示从正常ISC(1—5μA)→反常RISC (10—50μA)→正常RISC (50—150μA)→反常ISC (200—300μA)过程的转换.通过拟合和解析MEL曲线,发现非平衡和平衡器件中的ISC和RISC过程随着电流增大都先增强后减弱.这些丰富而有趣的转...     

电流退火铁基薄带巨磁阻抗效应的影响

研究了电流退火工艺对铁基非晶合金Fe₈₄Zr₈Nb_3.5B_3.5Cu_{1〈/sub>薄带巨磁阻抗效应的影响.实验结果表明,该铁基合金的巨磁阻抗ΔZ/Z随退火电流的增加而增强,当电流为820mA时,ΔZ/Z达到最大值62％,阻抗变化灵敏度可达约0.23％（A/m)^-1.结合此合金在电流退火燧后电性能和软磁性能的演变,讨论了材料的巨磁阻抗效应借助趋肤效应与交流频率和外加纵向磁场的关系. 关键词：}     

MBE和MOCVD生长的AIGaAs/GaAs GRIN—SCH SQW激光器深中心的比较

应用深能级瞬态谱(DLTS)技术详细研究分子束外延(MBE)和金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)生长的AlGaAs/GaAs graded index sparate confinement beterostruc-ture single quantum well(GRIN-SCH SQW)激光器的深中心.结果表明,在激光器的n-ALGaAs层里除众所周知的DX中心外,还存在着较大浓度和俘获截面的深(电子或空穴) 陷阱,它们直接影响着激光器的性能.其中MBE生长的激光器里的深空穴陷阱H1可能分布在x_(A1)=0.22→0.43和x (A1)=0.43的n-AlGaAs层里x_(A1)值不连续的界面附近,而深电子陷阱E3则可能分布在x_(A1)=0.43的n-AlGaAs层里x_(A1)值不连续的界面附近.MOCVD生长的激光器量子阱的AlGaAs层存在着DX中心和深电子陷阱.其中深电子陷阱E3可能分布在x_(A1)=0.22→0.30和x_(A1)=0.30的n-AlGaAs层里,而DX中心则分布在x_(A1)(x_(A1)=0.22→0.30和x_(A1)=0.30)值不连续的n-AlGaAs层界面附近.     

金刚石/硅(001)异质界面的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法模拟研究了未重构的金刚石/硅(001)面相接触时界面层原子的弛豫过程及所形成的异质界面的结构特征.硅碳二元系统中原子间的相互作用采用Tersoff多体经验势描述.弛豫前沿[110]与[110]方向界面碳硅原子数之比均为3∶2.界面碳硅原子总数之比为9∶4.弛豫后金刚石与硅界面处晶格匹配方式改变为[110]方向基本上以3∶2关系对准,而[110]方向大致以1∶1关系对准.相应地,界面碳硅原子总数之比接近3∶2.界面下方部分第二层硅原子在弛豫过程中向上迁移至界面是引起这种变化的原因,同时该层其他原子及其底下一到两个原子层厚度的区域在[001]方向上出现一定程度的无序化转变倾向.金刚石/硅异质界面处的硅碳原子发生强烈键合,形成平均键长为0.189nm的硅碳键.研究证实,晶格匹配主要呈现界面及其附近硅原子迎合界面碳原子排列的特点. 关键词： 金刚石 硅 异质界面 分子动力学     

等离子体对共振磁扰动的流体和动理学响应的模拟研究

本文利用MARS-F/K程序和解析方法,模拟研究了‘类-DEMO’平衡下等离子体对共振磁扰动的流体响应和动理学响应.研究发现,当新的有理面经过等离子体边缘台基区时,最外层有理面处总径向扰动场b₍res(tot))¹和等离子体边界X点附近扰动位移ξX两个优化参数在特定的q₉₅(95%归一化极向磁通量处的安全因子)窗口出现峰值,峰值的个数y与环向模数n呈正相关,即y≈n?q₉₅(?q₉₅=3.5).上下两组线圈电流相位差的最优/差值与q₉₅之间满足线性依赖关系,可用线性函数进行拟合.线圈电流幅值的优化不改变电流相位差的最优值,但可以增大优化参数ξX.线圈电流幅值的最优值依赖于环向模数n.包含背景粒子和高能粒子动理学效应的结果表明,对于低β(等离子体比压值)等离子体,动理学响应与流体响应保持一致,与有无强平行声波阻尼无关;而对于高β等离子体,在流体响应模型中需要考虑动理学效应的修正作用.考虑强平行声波阻尼(κ_∥=1.5)的流体响应模型能够很...     

支撑介质对平面型电磁带隙结构带隙特性的影响

运用直线法对含有不同参数支撑介质的平面型电磁带隙（EBG）结构进行了分析.概述了算法的实现过程,使用周期边界条件隔离出一个结构单元作为计算区域,并利用直线法得到了位函数在各层介质界面间的传输方程.通过联立场分量与位函数的变换关系和界面处切向场分量的连续性条件,建立了本征方程, 得到了表征该EBG 结构表面波带隙的本征模频带图.同时,使用该方法对含有不同介电常数、不同厚度支撑介质的表面波带隙进行了计算.通过对计算结果的分析,得到了支撑介质对平面型EBG 结构带隙特性影响的六条结论,为平面型EBG 结构的设计 关键词： 超媒质 光子带隙 周期结构 表面波