介质分界面电荷积聚过程分析

建立了电压与绝缘子表面电荷分布的动态方程 ,分析了直流电压作用下表面电荷的积聚过程 ,并给出了绝缘子表面电荷动态分布的近似表达式 .研究表明 ,以往文献中给出的平板电极结构介质分界面处的表面电荷积聚方程只是文中方程的一个特例 .引入了具有长度量纲的电压 /场强比例系数 ,并在此基础上计算了 3种典型电极算例的表面电荷分布 。

介质分界面上电磁波的相位演变和传播性质

基于菲涅耳公式和电磁波的相干叠加原理,以置于空气中的单层平板介质为例,严格推导了具有多层介质分界面的光学系统的反射系数.结合Matlab编程和作图,直观分析了电磁波在多层介质分界面上的传播性质和相位演变,并从反射率和透射率的角度阐述了电磁波的相干叠加对多层介质光学系统的光学性质的影响.

垂直介质分界面的入射光反射前后位相关系的讨论

一般光学教材在处理光线垂直界面入射而发生反射的问题时,用菲涅尔公式中的正负符号简单地表示入射光垂直于入射面的的电矢量与平行于入射面的电矢量反射前后位相的变化。然而,这种表示是不完全的。本文讨论了此问题的解决方法。

差分格式在电介质分界面的严格分析

有限差分法在介质分界面的差分格式处理是"电磁场数值计算"课程教学中的一个难点,现行教科书处理边界时普遍采用引入无实际意义的虚设电位推导差分格式。本文通过静电场的边界条件,直接进行网格剖分,并通过面密度与体密度的数值转换,给出基于边界衔接条件的严格分析和推导过程。本文的分析推导有效避免了虚拟电位,从而给出电介质分界面差分格式的理论依据,同时还揭示了虚设电位的物理本质,对学生掌握有限差分算法有重要的实际意义。

线偏振光经介质分界面全反射后的偏振态

本文指出线偏振光经介质分界面全反射后一般情况下将蜕变成椭圆偏振光。

探地雷达成像中多层介质分界面折射点确定

探地合成孔径(syntheticapertureradar,SAR)雷达成像对于地下目标的检测与识别非常重要。地下多层介质时,各分界面上折射点确定对于探地合成孔径雷达成像非常关键。多层介质分界面上的折射点位置,目前尚无较好的确定方法。研究了两种确定多层介质分界面上折射点的方法,并讨论了所提出的一种简单有效的计算方法——“常量法”。该方法充分利用了电磁波在各层介质分界面上的折射特性,计算简单有效。

平面电磁波在不同参数介质分界面上的全折射和全反射

从电磁场的边界条件出发,考虑电磁波的能量在两种介质分界面上传播的特点,详细地分析了平面电磁波在两种介质分界面上发生的全折射和全反射现象,讨论了各种现象存在的可能性和发生的条件.

介质分界面上电磁波反射折射定律的严格证明

电磁波的反射与折射定律在物理上和工程技术上都有广泛的应用。本工作给出了电磁波在介质分界面上反射折射定律的详尽描述与严格证明。

双环贝塞尔-高斯径向偏振光束经介质分界面的强聚焦

基于矢量德拜理论,研究了贝塞尔-高斯径向偏振光束经过衍射光学元件(DOE)和高数值孔径(NA)透镜组成的光学系统后经介质分界面的强聚焦特性。设计DOE的参数对入射的贝塞尔-高斯径向偏振光束进行调制,在聚焦场中能得到沿光轴方向的三维多点光俘获结构-光链。研究结果表明,入射光束的拦截比(即透镜孔径半径与入射光束束腰半径比)、数值孔径和聚焦场介质折射率都会影响光束的强聚焦特性。当光束的拦截比增大到一个值时,聚焦场的光链会转变成暗通道,并且在不改变暗通道宽度的情况下,暗通道的长度会随着介质折射率的增大而增长。

双环径向偏振涡旋光束经介质界面的深聚焦

基于矢量德拜理论,研究了双环径向偏振涡旋光束经介质分界面的深聚焦特性。当选取适当的入射光束拦截比时(即透镜孔径半径与入射光束的束腰半径的比),在聚焦场中可以得到一个极小的局域空心光束。局域空心光束的大小不仅与透镜的数值孔径有关,还与聚焦场介质的折射率有关。另外,还研究了透镜的数值孔径、入射光束的拦截比以及探测深度对聚焦光束实际焦点位置的影响。通过对聚焦光束的实际焦点位置的计算发现:当选取一定的光束拦截比时,聚焦光束存在一个焦点开关。

计算多介质电场节点场强的有限元-边界元法

为了解决节点有限元法在多介质电场计算中场域边界及介质分界面处场强计算精度不高的问题,提出了一种有限元-边界元混合算法。该算法首先应用节点有限元法计算多介质场域中的节点电位,然后将场域划分成多个单一介质的子域,子域边界处的电位通过有限元法计算的节点电位映射插值得到。接下来对各个子域分别采用边界元法计算边界处的法向场强,子域内部任意位置的场强则通过边界积分方程计算得到。数值计算结果表明该方法在场域边界以及分界面处节点场强的计算精度比传统的面积加权平均算法高,场域内部节点场强的计算误差也较低。所提方法不仅适合于静电场的计算问题,也适合于其它场强在介质分界面处不连续的矢量场计算问题。

非匀质单元差分网格中等效介电常数值的一种近似表达

利用"电容串并联"的电路概念推导出不同介质分界面单元差分网格处沿x,y,z轴3个方向上等效介电常数值的表达公式,并应用于时域有限差分法和时域多分辨率法中计算介质加载谐振腔的谐振频率.计算算例表明:该方法既具有灵活地剖分网格的优点,也能保证很高的计算精度,还可节省计算时间和计算机内存.此等效介电常数值的近似公式也可在其他差分法中得到应用,以提高计算效率.

《电磁场与电磁波》第二版 电磁场部分的重大修改

《电磁场与电磁波》(谢处方、饶克谨编,黄席椿审)的第一版在使用五年后(1980-1985),根据编者在教学中使用的经验和广大教师、学生提出的意见进行了第二版的编写。现第二版已经出版,在这里谈一下电磁场部分的编写考虑,供使用本书的教师和学生参考。第二版较之第一版有重大的改变。除了适当加强电磁波部分,删去极化和磁化的微观机理及静态场中与普通物理学过多的重复部分外,在电磁场部分还作了以下重大的修改。

导电介质表面边界问题的处理

介绍笔者在"电磁场与微波技术"的教学中,对导电介质表面边界问题的处理方法,可弥补教材不足,引导学生深入思考,提高学习能力.

射线跟踪技术分析电大尺寸天线罩的寻迹算法

用几何光学———单一平面波射线跟踪技术解决电大尺寸多层介质罩内电磁波传播问题的关键任务是求解射线与各介质分界面的交点,尤其是为了考虑介质分界面曲率的影响,需要计算波阵面的曲率矩阵,因此有必要用更严格的方法来求射线与曲面的交点。论述了在已知天线罩各介质分界面曲面方程的情况下如何用数值方法中的二分法来计算射线和介质分界面的交点,其算法直观、可靠,适用的曲面方程形式广泛。

接触网电场对人体安全影响分析

接触网电场强度可采用镜像法计算。镜像法的基本思想是在所研究场域以外的某些适当位置上,用一些虚设的电荷(称为镜像电荷)等效替代导体表面的感应电荷或介质分界面上的极化电荷。这种方法有利于对接触网电场强度的分析,对于防止接触网电场对人体造成危害具有指导作用。

对三维线性静电场边值问题和相应变分问题等价性的论证

主要论证了不均匀场域中边值问题与相应变分问题的等价性。对等价变分式如何自动满足不同介质分界面两个边界条件进行了多方面探讨。并结合工程实践,用简易方法从正反两方面证明了均匀场非齐次混合边值问题和相应变分问题的等价性。最后对能量泛函的物理意义,提出一点看法。

几何光学中均匀球形介质模型的处理方法

几何光学规律考查的载体通常是光线在两种均匀介质分界面上发生反射、折射、全反射等现象,分界面分成直线边界和球面边界两种.相对于直线边界模型来说,球面边界模型更容易出错,应该作为复习重点予以突破.

电位移矢量■与电荷分布的关系

本文从矢量场■的散度,旋度相联系的矢量恒等式导出电位移矢量■不仅与激发电场强度■的自由电荷分布有关,而且与束缚电荷的分布有关。并得出电位移矢量■=ε■的适用范围。