电磁场的复矢量表示

在麦克斯韦方程组及洛伦兹力密度公式基础上引入电磁场复矢量,讨论了电磁场普遍规律的新公式,包括对复矢量电磁场的建立,电荷守恒定律,能量守恒定律,电磁场矢势与标势,电磁场动量、能量、张量、相对论协变性等的研究,并和电动力学相比较,得出一些结论.     

电磁能量-动量转化和守恒定律四维形式的一种推导

定义了电磁场的四维动量流密度张量,并将电磁能量转化和守恒定律及动量转化和守恒定律写成了四维协变形式,给出了三维电磁能量密度、能流密度、动量密度和动量流密度关于两个惯性系之间的变换关系,还给出了四维动量流密度张量与四维电磁场张量之间的依赖关系。     

磁单极和电磁对偶性

根据狄拉克-麦克斯韦方程组和推广的洛伦兹力公式,讨论了磁单极和电磁对偶性的基本概念和物理意义.麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式可以通过对偶变化转化为电荷与磁荷并存的形式;但是狄拉克磁单极假设改变了麦克斯韦方程组的结构,任何对偶变换都不能将狄拉克-麦克斯韦方程组简化为只有电荷而没有磁荷的原始形式.采用推广的洛伦兹力公式,还证明了狄拉克-麦克斯韦电磁场的能量密度和玻印亭矢量,以及动量密度和动量流张量形式不变.最后,我们还将狄拉克-麦克斯韦方程组分解为仅仅分别包含电荷与磁荷的两组麦克斯韦方程,传统的电动力学理论可以直接推广应用于磁单极问题.     

电磁场的复张量表述

在电磁场的三维复矢量表述基础之上获得对应的四维复张量表述形式,同时又考虑磁荷流密度并引入双势法,将电磁场复张量表述推广到同时包含电荷与磁荷流密度的情形并获得了复张量麦克斯韦方程组.     

利用电磁场动量互易定理导出惠更斯原理

经典电磁场互易定理(即洛伦兹互易定理)作为电磁学重要的理论之一,被广泛应用于通信、天线信号传输和电磁成像等诸多领域,它是一种“能量型”互易定理.已有研究用微分形式扩展“Rumsey反应”的概念,使其同时包含了洛伦兹力密度反应和功率密度反应项.进一步有研究从麦克斯韦方程组导出了动量互易定理.动量互易定理与洛伦兹互易定理一样,既可以用于理论分析,也可以解决实际应用问题.因此利用洛伦兹互易定理可导出惠更斯原理,本文利用动量互易定理导出惠更斯原理.     

对译文《相对论质量》作一点说明

译文《相对论质量》[1]介绍了一种推导相对论质量变换公式的简明方法.这里不妨对译文中的例子作点说明,以帮助近学者弄清有关的相对论的基本概念,对问题有个正确的理解. 首先,相对论中虽然动量P和能量E构成四度矢量,但当力满足反作用定律时,封闭系统的动量仍为一个守恒量[2].因此,于译文例中两个物体组成的封闭系统,碰撞前后动量守恒.动量守恒在S系中表述为 M00=m(V)V-m(-V)V(1)在S0系中表述为 M(V)V=m(U)U(2)式中M0为碰后两个物体合为一体时的静质量. 从式(1)只能得到 m(V)=m(-V)并不能给出其函数的具体表达式.要求变换关系具体表达…     

建立麦克斯韦方程组的其他途径

麦克斯韦方程组是电磁场遵从的基本规律,是经典电磁现象的理论基础.十九世纪六十年代,麦克斯韦根据库仑、安培和法拉第等人分别在特定条件下获得的实验定律,经过分析推广到普遍情形,发现存在着不协调的因素,在此基础上作了两个重要的假设:变化的磁场产生涡旋电场,变化的电场产生涡旋磁场,从而建立了电磁场的统一理论,其基础就是电磁场普遍遵从的麦克斯韦方程组. 在麦克斯韦以后,许多物理学家研究从别的方面建立麦克斯韦方程组的可能性,取得一些成果.本文拟介绍三种建立麦克斯韦方程组的其他途径:(1)根据能量原理和近距作用原理建立麦克斯韦…     

应用动量守恒定律解题时常见的错误

动量守恒定律是力学三大基本守恒定律之一,它不但适用于宏观物体间的作用过程,也适用于微观粒子间的相互作用过程,所以动量守恒定律在物理学中占有重要的地位.在处理力学问题,尤其是解一些综合性习题时经常应用的是质点组的动量守恒定律. 质点组动量守恒定律的内容是:在某段时间间隔内,若质点组所受外力矢量和始终为零,则在该段时间间隔内质点组的总动量守恒.其数学表示式可写为 当Fi外=0时,miVi=恒矢量 当质点组所受外力矢量和不为零,而外力矢量和沿某一方向的投影为零时,质点组总动量沿该方向的投影保持恒定.这一结论称为沿某一方向的质…     

电磁矢势描述什么?

本文指出电磁矢势的一个明确的物理解释,即它可视为可与带电物质的动力动量交换的场动量.如标势差、力场E和B一样,矢势完全可以直接测量,而无需求助于量子力学效应。这表明,与量子电动力学一致,我们可把势的方程看作比麦克斯韦方程组更“基本”些,而不仅仅因为势最直接地代表着相互作用能量一动量,通过后者场与电荷才得以观察到. 任一电磁场,都可通过给定E、B来描述,或者通过给走势A,　来描述,通过下式可从后者导出前者:可是人们通常认为,只有E与B才是“真实的”物理场。人们仍然很习惯地认为[1],至少矢势是没有物理意义的,它的引入只不…     

1981年国内研究生入学试题选载(Ⅱ)

电动力学试题(任作五题,每题20分) 一、试从麦克斯韦方程组和洛仑兹力的公式讨论“电磁场动量”概念的建立过程,并给出电磁场动量的表达式,不需详细数学推导. 二、一导体球,半径为a,带电荷Q,在球外有一点电荷 ,从球心到这电荷的矢径为r.当把这个系统放在沿r方向的匀强电场E中时     

在时谐电磁场中用矢量势A直接表达电场强度E的一个显式

根据麦克斯韦方程组和洛伦兹条件,对时谐变场e导出用矢量势A直接表达电场强度E的一个显式,并对它进行了讨论.     

相对论热力学的哈密顿函数

Planck-Einstein的相对论热力学理论一直存在着争议,特别是它是否遵守动量－能量守恒定律,本文从热力学的Lagrange函数,导出了对应的Hamilton函数,Hamilton函数的意义极为明确,它包含了环境对体系作用的耦合能量,在一般情况下,不是体系的能量,而是Hamilton量,和动量组成了四维矢量,这不仅证明了P－E理论是符合守恒定律的,而且扩展了这一理论。     

被圆相位片衍射的空心高斯光束的远场矢量结构特征

基于麦克斯韦方程组解的矢量角谱表述与稳相法,在仅有远场近似的条件下,得到了被圆相位片衍射的空心高斯光束远场能流密度分布的解析表达式.结果表明,光束的总能流可以表示为自由项与附加项之和,其中附加项是相位片对能流分布的影响;总能流、自由项能流、附加项能流又可以分别表示为各自的TE项和TM项之和.利用所导出的公式,描绘了空心高斯光束的总能流、自由项能流、附加项能流及其各自的TE项与TM项能流的横截面分布图.讨论了截断参数与附加相移对纵向总能流分布的影响.     

感应耦合氩等离子体反应器内流场的三维数值模拟（英文）

感应耦合等离子体反应器内流场的三维数值模拟可以揭示其复杂的空间分布.利用PROE软件建立反应器的三维模型.假设等离子体是良好的导体,结合麦克斯韦方程组以及电磁学和流体力学方程,经过推导得到磁流体力学的连续、动量、能量方程.利用FLUENT软件的二次开发功能完成耦合计算.磁场的矢量方程通过复矢量技术和UDS得到解决,利用UDS定义变物性参数和添加源项.在C语言的基础上编写UDF.将划分好网格的模型和UDF导入FLUENT中,应用基于压力法的求解器进行模拟运算.通过模拟运算得到了反应器内电磁场、温度场、速度场的分布图.最后进行了二维模拟和三维模拟的对比,以验证文中所进行模拟所得结果的可行性.     

非傍轴衍射光束横截面上的光强及其能量传输

运用角谱表示的矢量衍射理论,以平面波微小圆孔的非傍轴衍射为例,给出了垂直于光束传输方向的横截面上不同定义的三种光强（传统光强I、功率密度Jz、时间平均能流密度矢量的z分量〈Sz〉）的计算公式,并进行了详细的数值计算和比较研究.指出对微小孔衍射的能量传输,必须考虑光场的矢量特性.应用能流密度矢量S和功率流密度矢量J,分别计算了微小孔非傍轴衍射的透射系数,得到了一些新的结论.     

高等教育自学考试物理专业试用力学课程考试大纲(草案)(续)

(三)冲量与动量 动量和冲量,质点的动量定理. 质点组的动量,质点组的动量定理. 质心和质心运动定理. 动量守恒定律 *火箭的运动 说明: (1)着重掌握冲量和动量都是矢量.冲量是过程量,动量是状态量. (2)正确理解质点组的动量守恒及与内力性质无关的条件. (3)结合质点组动量和动量定理引入质心、质心动量和质心定理是一种可行的方案.关于质点组质心位置的计算以及质心定理的运用,根据不同教材可安排在刚体力学中作具体讨论. (4)火箭发射的基本原理是动量守恒定律的一个重要应用.不作为基本要求. (四)功和能 功和功率 动能.质点的动能定理. 保守…     

对称型闪耀光栅的矢量模态理论

本文将满足均匀矢量亥姆霍兹方程的标准矢量波函数作为基矢对对称型闪耀光栅槽内、外的电磁场分别进行矢量模式和矢量平面波展开。然后通过在槽内外分界面上的场耦合条件得到一组振幅系数方程组。从方程组中求解出相应的振幅系数,就可研究光栅的衍射场分布。该方法适用于对称型闪耀光栅对任意入射方向、任意偏振态入射场衍射问题的研究。在K_2=0入射情况下,其振幅方程组与已发表的文献[6]相同。     

关于动量守恒和动量矩守恒定律的螺旋表述的探讨

由R.Annequin　et　J.Boutigny编著的《Cour　de sciences physiques, Mecanique 2》一书介绍了“螺旋”的概念,并对力学中的某些定理用螺旋的方法作了阐述.但是该书没有涉及动量守恒和动量矩守恒定律的螺旋表述.本文着重探讨这两个重要的守恒定律的螺旋表述方法,并导出用螺旋表述两守恒定律的单一的数学公式.此式的物理意义明确,表述简单,可作为该书有关章节的补充.一、三个特殊螺旋 为了便于探讨动量守恒定律和动量矩守恒定律的螺旋表述,我们先定义如下三个特殊螺旋. 零螺旋 在引文[3]中指出,力矢量F的螺旋rF用矢量F和它对空间某点O之…     

安培环路定理的演示装置

安培环路定理是电磁场理论的重要内容.但是在电磁学教学中,这个定理的证明不够充分.一般教材中只是对一特殊情况(无限长直载流导线)根据华奥-萨伐尔定律作出简单证明,对于任意形状栽流回路的普遍情况,由于数学上的困难,未加证明.麦克斯韦提出位移电流假设以后,又将此定理推广到变化电磁场的一般情况,得到麦克斯韦方程组的一个重要方程.鉴于安培环路定理的重要性,我们在教学中,配合讲授用演示实验加以辅助证明,显著提高了教学效果.一、基本原理 在非稳恒电流情况下,电磁场的环路定理可以表示如下:上式右端第一项 ,为穿过任意回路L的传导电流…     

有关菲涅耳公式的两个问题

早在上世纪初,就有了关于光在电介质界面处反射和折射的菲涅耳公式。到上世纪后半叶,有了电磁场的麦克斯韦方程组以及光的电磁理论之后,对菲涅耳公式能够给出严格的理论推导。目前它已成为普通物理光学课中的基本内容,然而在对这些公式的理解和运用之中往往会产生一些误会和混淆的地方,本文将对此进行一些讨论。 一、坐标系的选取与相位突变问题 菲涅耳公式可写成式中θ1、θ2分别为入射、折射角,A、A分别表示光矢E的振幅矢量A在垂直和平行于入射面方向的分量。对于正入射情形,上式取01、0,02+02而01/礼一。。/nl(折射定律的极限),得确切…