花儿为什么这样红——浅谈“颜色”概念

 “花儿为什么这样红?……”花儿为什么有红、有黄、有白?自然界中物质为什么会呈现五彩缤纷的颜色呢?还得从电磁波谱说起。我们都知道,将电磁波按其波长的长短依次排列起来就形成了电磁波谱。能引起我们视觉的只有其中很小一个范围的电磁波,我们称其为可见光(波长在3800埃一7800埃)。不同波长的光在我们视网膜上能产生不同的效应,正是这些效应给我们以颜色的感觉。     

同步辐射X射线衍射技术

 X射线跟我们眼睛感觉到的可见光一样都是电磁波,但X射线的波长要小得多.我们常说的X射线的波长在0.1埃至10埃之间。而物质的原子或分子的空间排列也在这个尺度范围中.每个原子或分子是一个对波的散射体,根据波的衍射原理,如果物质的原子或分子的空间排列有一定的周期性,则X射线会在物质中产生衍射现象.如果我们收集衍射信号并加予分析,就可以揭示晶体内的原子和分子的空间排列状况.X射线衍射技术正是这样一门科学技术,它在物理学、材料科学、化学、生物学等众多的领域中有着广泛的应用.     

光从哪里来

 人类离不开光。太阳光为万物创造生机;电光源是现代文明的基石。我们通常所说的可见光,是指波长从0．77微米(红光)～0．39微米(紫光)的电磁波。电磁波从红光向下可延伸至3×1010微米,从紫光向上延伸可达4×10-9微米。至今,电磁波谱尚无确切的起点和终点,各个区域之间也没有清晰的界限。     

天体角度射电测量装置的设计与试验

介绍了天体角度射电信标电磁波辐射特性和射电测量装置的组成,研究并选择了射电信标跟踪测量模式,进行了圆锥扫描天线系统设计,完成了接收机系统设计及灵敏度计算.在此基础上,进行了测天试验,实测结果表明:天体角度测量装置的最高测角精度达到了5.2",最差测角精度不超过29.7".     

等离子体微带开关特性

 提出一种基于微放电等离子体的微带开关。它是以“时变等离子体”取代微带线射频微机电开关的“金属悬臂”,利用等离子体的导体或介质特性使电磁波沿其表面进行传输或截止,从而实现微带线上电磁波传输的动态控制。等离子体微带开关的基本结构包括用以隔断电磁波的微带间隙和产生片状等离子体的放电装置。放电产生时,电磁波因等离子体导体性通过开关,形成“开”状态;放电停止后,电磁波被微带间隙反射,形成“关”状态。利用CST软件仿真研究了等离子体开关特性,结果表明：这种开关的带宽由等离子体密度决定,隔离度由间隙决定,而工作插损与等离子体密度和电子碰撞频率有关。等离子体位形（宽度、厚度等）对于开关性能也非常重要。     

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     

等离子体微带开关特性

提出一种基于微放电等离子体的微带开关。它是以“时变等离子体”取代微带线射频微机电开关的“金属悬臂”,利用等离子体的导体或介质特性使电磁波沿其表面进行传输或截止,从而实现微带线上电磁波传输的动态控制。等离子体微带开关的基本结构包括用以隔断电磁波的微带间隙和产生片状等离子体的放电装置。放电产生时,电磁波因等离子体导体性通过开关,形成“开”状态;放电停止后,电磁波被微带间隙反射,形成“关”状态。利用CST软件仿真研究了等离子体开关特性,结果表明:这种开关的带宽由等离子体密度决定,隔离度由间隙决定,而工作插损与等离子体密度和电子碰撞频率有关。等离子体位形（宽度、厚度等）对于开关性能也非常重要。     

等离子体微带开关特性

提出一种基于微放电等离子体的微带开关。它是以“时变等离子体”取代微带线射频微机电开关的“金属悬臂”,利用等离子体的导体或介质特性使电磁波沿其表面进行传输或截止,从而实现微带线上电磁波传输的动态控制。等离子体微带开关的基本结构包括用以隔断电磁波的微带间隙和产生片状等离子体的放电装置。放电产生时,电磁波因等离子体导体性通过开关,形成“开”状态;放电停止后,电磁波被微带间隙反射,形成“关”状态。利用CST软件仿真研究了等离子体开关特性,结果表明：这种开关的带宽由等离子体密度决定,隔离度由间隙决定,而工作插损与等离子体密度和电子碰撞频率有关。等离子体位形（宽度、厚度等）对于开关性能也非常重要。     

零电磁材料特性模拟及分析

 利用时域有限差分法分别模拟了线源、TM波和偶极子激励下零电磁材料的角度滤波和波形变换特性。仿真结果表明:当电磁波的入射方向垂直于零电磁材料表面时,电磁波可完全穿过零电磁材料;对不同表面形状的零电磁材料,透射波的相位完全由材料输出面决定;在线源或偶极子上覆盖一层输出面为平面的零电磁材料,其辐射可变换成平面波,并且多个线源或偶极子组成的天线阵,单元天线的数目增加至N个时,其辐射场强也提高为N0.5倍。     

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.     

零电磁材料特性模拟及分析

利用时域有限差分法分别模拟了线源、TM波和偶极子激励下零电磁材料的角度滤波和波形变换特性。仿真结果表明:当电磁波的入射方向垂直于零电磁材料表面时,电磁波可完全穿过零电磁材料;对不同表面形状的零电磁材料,透射波的相位完全由材料输出面决定;在线源或偶极子上覆盖一层输出面为平面的零电磁材料,其辐射可变换成平面波,并且多个线源或偶极子组成的天线阵,单元天线的数目增加至N个时,其辐射场强也提高为N0.5倍。     

电磁波在军事上的重要应用——电子对抗

 电磁波是人类的共同财富,人类一直就生活在电磁波之中。有史以来,人类就在努力认识、了解电磁波,并积极开发和应用电磁波。在现代战争中,由于电磁波软杀伤武器的出现,对战争的胜负造成极大的影响,因此,电磁波在军事上的一个重要应用---电子对抗已成为世界各国十分重视的研究领域。电子对抗(又称电子战)是指敌我双方用专门的无线电电子设备和器材进行的相互斗争。实质上是利用这些设备、武器产生和接收处于无线电波段内的电磁波,以电磁波为斗争的武器。     

时变等离子体高功率微波频率上转换的粒子模拟

基于电磁波与时变介质相互作用能够实现电磁波频率上转换的原理,通过粒子模拟(PIC)方法对电磁波与时变等离子体薄层相互作用进行模拟,实现了频率由2.45 GHz提升至130 GHz,功率转化效率约为0.39%。探究了等离子体参数(包括等离子体密度、有限的等离子体上升时间以及等离子体薄层厚度)对频率上转换的影响。模拟结果验证了等离子体密度决定上转换频率,与理论结果相符。模拟结果表明,等离子体薄层厚度越大,得到的上转换波的能量越大;等离子体的上升时间越小,上转换波的转换效率和频谱纯度越高。采用等离子体密度21020 cm-3,等离子体厚度1 cm,等离子体上升时间0.04 ns 可以得到可观的130 GHz上转换波输出。     

时变等离子体高功率微波频率上转换的粒子模拟

基于电磁波与时变介质相互作用能够实现电磁波频率上转换的原理,通过粒子模拟(PIC)方法对电磁波与时变等离子体薄层相互作用进行模拟,实现了频率由2.45 GHz提升至130 GHz,功率转化效率约为0.39%。探究了等离子体参数(包括等离子体密度、有限的等离子体上升时间以及等离子体薄层厚度)对频率上转换的影响。模拟结果验证了等离子体密度决定上转换频率,与理论结果相符。模拟结果表明,等离子体薄层厚度越大,得到的上转换波的能量越大;等离子体的上升时间越小,上转换波的转换效率和频谱纯度越高。采用等离子体密度21020 cm-3,等离子体厚度1 cm,等离子体上升时间0.04 ns 可以得到可观的130 GHz上转换波输出。     

Ⅱ型射电暴射电增强与太阳高能粒子事件关系的统计

本文基于Learmonth等地面台站和Wind/WAVES, STEREO/SWAVES等卫星射电观测资料,筛选了第24个太阳活动周2007年1月至2015年12月期间82个米波-十米百米波(meter-decahectometric, M-DH)、十米-百米波(deca-hectometric, DH)Ⅱ型射电暴事件,其中39个射电增强事件和43个非射电增强事件.研究结果显示:1)射电增强事件的日冕物质抛射(coronal mass ejection, CME)速度、质量、动能和耀斑等级普遍高于无射电增强事件的;无论有无射电增强,产生太阳高能粒子(solar energetic particle, SEP)事件的CME速度、质量和动能均明显大于无SEP事件的CME. 2)特征时间分析显示高能粒子起始释放时间普遍早于射电增强开始时间,由此表明射电增强不是导致高能粒子事件产生的直接原因. 3)无论有无射电增强,SEP事件伴随的Ⅱ型射电暴开始高度略低于无SEP事件的;而Ⅱ型射电暴结束高度,产生SEP的事件明显高于无SEP的事件;伴随射电增强的Ⅱ型射电暴结束高度显著大于无射电增强事件,即表明...     

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.     

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     

外加磁场微波等离子体喷流对平面电磁波衰减的实验研究

采用空间透射波测量方法,实验研究透波密闭石英玻璃容器内等离子体喷流对垂直和水平极化电磁波的衰减,在有和无外加磁场条件下分析实验参数对等离子吸波效应的影响,分析等离子体的吸波机理.实验结果表明在非磁和本实验条件下,平面电磁波在等离子体中的衰减机理为碰撞吸收;在有磁和本实验条件下,平面电磁波在磁等离子体中的衰减机理同样为碰撞吸收,但是外加磁场的存在有限地改善了等离子体的吸波效应.为了使磁等离子体最有效地吸收电磁波,应该提高磁场感应强度,把高频混杂频率提高到测试微波频率范围内,或降低微波测试频率至本实验中的高混 关键词： 等离子体相互作用 电磁波 电磁波在等离子体中的传输     

米波发射与接收装置的改进

我们改进的米波发射与接收装置原来是中学用的,如下图所示。当电源接通后发射器即开始振荡,并由天线辐射出电磁波,调节半波振子接收器的长度和方向到谐振状态时,电珠便发亮,这对说明电磁波的发送和接收原理是不错的。可是这种电磁波是不带讯号,而广播、电视,     

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.