超构表面高效调控电磁波

实现自由调控电磁波不仅具有重要的科学研究意义,而且是通讯、能源、国防等领域的迫切需求。为了解决自然材料调控电磁波能力受限的问题,人们提出了人工超构材料这一新概念,实现了负折射、光学隐身等奇异的电磁效应。然而,经过多年的发展,超构材料仍存在结构复杂、损耗偏高、难以集成调谐等挑战。最近,本团队与国际同行一起提出了超构表面的新概念。超构表面基于电磁波在平面微结构上散射时获得的界面相位突变,充分利用人工微结构的"排列序构"这一自由度,实现了对电磁波振幅、相位、偏振及波前分布的有效调控,克服了超构材料遇到的瓶颈问题。本文主要回顾了本团队在偏振调控、波前调控及动态调控等方面开展的创新性研究。     

铌酸锶钡光折变表面电磁波实验

在实验中观察到扩散和漂移机理下在光折变晶体铌酸锶钡（SBN）与空气的界面形成的光折变表面电磁波. 这种表面电磁波形成的条件是：入射光束与界面成55°角入射，信号光与背景光比值越大越有利于形成表面电磁波，外加电场越大表面电磁波就越强. 关键词： 表面电磁波 扩散和漂移机制 SBN     

电磁波在磁化等离子体表面的功率反射系数计算研究

采用等效输入阻抗方法计算金属平板前非均匀磁化等离子体层对垂直入射电磁波的功率反射系数，结果表明，电子数密度大小、等离子体层厚度、入射波频率和外磁场是功率反射系数的主要影响因素.电子数密度取值必须合适，外加磁场才能明显降低等离子体对入射电磁波的功率反射系数.入射电磁波频率增加时，必须加大外磁场强度，才能明显降低功率反射系数. 关键词： 等离子体中电磁波的传输 等离子体特性 电磁波     

电磁波在运动介质中及表面处的传播特性

论述了运动介质对电磁波频率、速度和传播方向的影响及在运动介质表面的反射定律和折射定律。     

人工原子间耦合:超构表面调控电磁波的新自由度

近年来,纳米光学体系中共振体间耦合引起了人们的广泛关注。相对于单一光子共振结构体系,由多个光子共振体组成的复杂耦合体系有着更大的调控自由度和更令人着迷的现象。然而,相比人们在实验方面取得的进步,对于耦合问题的理论描述仍远未令人满意。本文从少体问题到周期性超构表面,从光子封闭体系到开放体系,系统介绍了多种处理共振体间耦合的理论工具,以及如何利用这些工具设计具有特定电磁波调控功能的新型超构表面。本文将着重展示本研究团队近些年在这一领域的研究进展,为相关领域研究人员提供指引与参考。     

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.     

电磁波在运动媒质表面反射和折射时的多普勒频移

利用不同惯性系间电磁波传播矢量的相对论变换，导出了电磁波在运动媒质表面反时和折时时其反射波和折射波的频率与入时波的频率之间的关系。     

晶格振动对表面电磁波-激子耦合系统色散性质的影响

局域在介质表面附近的电磁波与介质中的元激发相互耦合形成另一类的元激发——表面极化激元(polariton),它与半导体的许多光学性质都有关。本文研究了介质中的品格振动对表面电磁波-激子耦合系统色散性质的影响,仔细探讨了共振吸收区附近色散曲线的奇异性质,并对其产生的原因做了分析和讨论。     

电磁波演示仪器

我们为了更清楚的使同学们理解电磁波概念,用旧存零件,仿照物理通报1955年第1期马尔戈林的“演示用超短波振荡器及实验”一文,制造了一套演示仪器。线路如图1。经试验证明6F6真空管五极接法比三极接法良好。屏路电压系用一只80真空管整流,可参阅原文。接收器是用中心接有2.5v小灯泡,晶体检波器及灵敏电流计的半波长天线(直径4毫米,长210厘米)所组成。如图2。 (1)当接收器的A,B,C不连接时,离发射机天线约一米远处,小灯泡可亮。说明电磁波遇到导线,就在导线上引起高频率交流电。调整图1中C_1位置,可得小灯泡最亮点,说明当接收器与发射的电磁波谐振时,电流最强。     

基于二维特异材料波导的表面电磁波的慢波实验研究

本文在理论分析的基础上,实验研究了二维MNG/DPS/MNG(磁单负材料/双正材料/磁单负材料)表面波波导中的慢波效应.该波导的色散曲线随着电路参数(单元电容)的改变而改变,而且在色散曲线的截止频率点,电磁波的群速度理论上等于零.因此可以通过改变MNG区域的电路参数,得到在不同截止频率的慢波特性.另外,本文还通过改变MNG区域的电路参数实现在某一固定频率下波速度渐变的慢波效应.实验结果与仿真结果相一致.     

略论电磁波的发现

一些技术史文献试图从技术的角度来阐述电磁波发现的过程,但都无法单一地从技术方面说清它的理论渊源及与理论预言的实验证明的过程．本文试图从电磁学的历史背景、麦克斯韦的理论预言和赫兹的实验证明等方面,来初步讨论发现电磁波的全过程．一、安培超距论电动力学和法拉第电磁场论的诞生１８２０年４月,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,它标志着电磁学的开始．自从库仑时代以来,法国物理学家们一反其祖辈笛卡尔的?...     

新型电磁波隐身研究进展

随着科技的发展,隐身逐步从一种简单、朴素的视觉欺骗手段,走向一种精准化、系统化的现代技术体系.通过设计合理的电磁参数,新型电磁波隐身技术能够灵活地调控电磁波的传播与散射,从而降低被隐身物体的可探测性.新型隐身器件的电磁参数可以通过人工设计微纳结构的方法来实现,也可以结合自然界中已存在的介质来制备.本文在详细介绍新型电磁波隐身研究进展的基础上,探讨了这一领域所面临的难点和挑战,并对未来的发展做了展望.     

赫芝的电磁波实验

本文中所谈到的“振动器”与本期“电磁波的辐射和接收”一文中所谈到的“赫芝偶极子”原理上是一个东西,赫芝当时使用的设备是“振动器”,而分析其辐射的特性时,则将它画成偶极子。两者的原理是一样的—将振荡迴路的电容器张开。但在“振动器”上的电流是衰减振荡,它是自由振荡,当产生高频振荡时,并没有高频电源连在上边,这是因为赫芝当时还没有高频电源;而“偶极子”上的电流通常都设为等幅振荡,是由高频电源供给的。它们的等效线路都是L、C串连。自由振荡时,迴路不接入电源(火花间隙在放电时等于接通的导线),强迫振荡时,间隙处用高频电源来代替,这是唯一的区别。     

部分Bessel形电磁波

给出了满足Maxwell方程的自弯曲电磁波解(部分Bessel函数), 其可以通过发射调制初始相位和发射方向的一组平面波干涉合成来实现. 自弯曲电磁波在一定传播距离内保持波束形状不变, 其传播轨道接近圆形. 这类曲线加速的电磁波不同于Ariy波束, 其中部分Bessel波束的弯曲角度可以远大于Ariy波. 半Bessel 波束的Poynting矢量表明主瓣能够保持能量不扩散且偏转接近180°. 此外, 同时发射一对半Bessel电磁波能够在一定区域内实现对消, 即在该域内实现电磁波自屏蔽.     

电磁波极化的描述

电磁波的“极化”现象很早就被人们认识了,在光学中通常称之为“偏振”, 1670年,丹麦科学家 ErasmusBartholinus[1]关于双折射发现的论文中就用到了这个概念.“极化”或“偏振”是指在波动过程中,振动矢量偏于某些方向的现象.研究电磁波的极化不仅是理论上的重要课题,而且在工程技术上有着相当广泛地应用. 由于历史的原因,电磁波极化描述中有些术语尚不统一,甚至称呼相反,这应引起我们的注意.根据电矢量端点描绘椭圆的转向有“左”和“右”旋两种不同的极化.习惯上是以观察者迎着电磁波传播方向去看E的转向,如果是顺时针称为右旋极化,如果…     

电磁波的性质和电磁波波动方程的一种讲法

本文从麦克斯韦方程组的积分形式出发，把电磁波波动方程的推导和电磁波的物理性质紧密结合在一起，“两条腿走路”，简化了波动方程的推导过程，也更清楚地说明了电磁波的物理性质．课堂上只要一小时便可讲清楚这部分内容．     

电磁波的多普勒效应

讨论了电磁波的多普勒现象，并阐述了在天文观测中的应用．     

碳纳米管吸收电磁波特性

本文研究碳纳米管阵列的介电谱函数与吸收电磁波的特性。应用等离激元和无规相近似方法给出碳纳米管的介电谱函数,进而求出吸收系数和反射功率比。介电函数随电磁波的频率变化,在光子能量与系统电子的能谱差相匹配时产生共振吸收,吸收系数出现多个大的吸收峰。反射功率比随薄层厚度的增加而指数衰减,其衰减速率和饱和值与电磁场的频率和碳纳米管的结构有密切的联系。