应用斯涅尔定律探解阿贝正弦条件

探究了斯涅尔定律及其阿贝正弦条件,分析斯涅尔定律和阿贝正弦条件求证,最终应用斯涅尔定律求解了阿贝正弦条件,分析它们之间的联系,并且得出结论。

斯涅尔定律数字模型的设计

对斯涅尔定律虚拟实验模型进行了研究,详细介绍了斯涅尔定律虚拟实验模型的开发方法,探讨了开发该实验模型的相关技术,并重点介绍了核心模块的程序设计。利用该模型进行虚拟实验,通过人机交互,可以实现对斯涅尔定律的模拟。

斯涅尔定律及其推广和应用

从光学和电磁学中经典的反射和折射定律(斯涅尔定律)出发,通过假设折射率为负、在界面人为地加横向相位梯度、非平面波(比如光束)入射等启发性提问,引入斯涅尔定律的几项重要拓展和推广,介绍斯涅尔定律在负折射效应、超构材料、超构表面及光的自旋霍尔效应等前沿领域的应用.

各向异性介质中地震波射线满足的改进型斯涅尔定律

各类介质中地震波遇界面时几何射线参数求取问题均涉及到斯涅尔定律的应用,各向同性介质中斯涅尔定律的应用已广为人知.由于各向异性介质中地震波相速度与射线速度即能速度强度和方向上的差异,故基于相速度所获得的经典斯涅尔关系式不适于求解各向异性介质中地震波遇界面时的几何射线参数,经典的斯涅尔定律需要修正.

浅谈如何用用力学方法证明斯涅尔定律

从结构力学的角度,任何力学结构都会稳定在势能对地点,利用费马原理,把光的折射现象简化为一个理想的弹簧模型,推导出斯涅尔定律,过程简洁易懂且完整。

基于临界折射纵波法的盆式绝缘子法兰螺栓松动检测

盆式绝缘子是GIS的关键绝缘器件,与两侧气室法兰通过螺栓进行紧固连接,当螺栓松动时会导致盆式绝缘子应力分布不均,从而影响GIS运行的安全性和稳定性。文中提出了一种基于超声临界折射纵波(L_(CR))的盆式绝缘子法兰螺栓松动检测方法,根据L_(CR)波在盆式绝缘子法兰表面的传播声时差来反映螺栓松动情况。结果表明,当相邻螺栓松动时,L_(CR)波在松动螺栓之间的法兰表面声时差变化最大,且变化量大于24 ns;当不相邻螺栓松动时,L_(CR)波在松动螺栓正对的法兰表面声时差变化最大,且声时差变化量大于10 ns,并且螺栓松动程度越大,超声传播声时差变化量越大。该检测方法可实现对盆式绝缘子法兰螺栓松动的检测,判断螺栓松动数量及位置,具有一定的工程实用价值。

用于LED均匀照明的自由曲面菲涅耳TIR透镜光学设计

为了提高透镜的散热能力,设计了一种新型全内反射(TIR)透镜,该透镜的出射面中央为自由曲面菲涅耳面。采用斯涅尔定律和全反射定律分别求解TIR透镜折射部分和反射部分自由曲面的面形。同时,采用一种菲涅耳透镜的普适设计方法将折射部分自由曲面转变成菲涅耳面。通过蒙特卡洛光线追迹模拟自由曲面菲涅耳TIR透镜的照明效果,结果显示:当光源尺寸为2 mm×2 mm时,其远场照度均匀性为82%,光效为96.6%,透镜质量为21.94 g。与未加菲涅耳面的TIR透镜相比,带自由曲面菲涅耳面的TIR透镜在光效仅下降2%,在照度均匀性未变的情况下,透镜质量减少了约20%。这说明对TIR透镜的自由曲面出射面进行菲涅耳化可明显地缩小透镜的体积和质量,缩短光线在透镜内部的光程,因此可有效提高透镜的散热效率和使用寿命,同时保持良好的照明效果。

吸收介质中的费马原理和折射定律

通过定义复有效折射率,获得复光学路径长度,并利用费马原理研究了光在吸收介质界面的折射,获得光通过吸收介质界面时的折射定律。通过数值模拟计算可知:当入射角较大,且吸收介质的虚部较小时,传播的有效折射率可以用复折射率的实部代替计算;衰减的有效折射率随入射角的增大而变大,且虚部越大衰减的有效折射率也越大。

基于激光视觉的石英摆片厚度精密测量方法

石英摆片厚度的检测能够提供产品生产过程中的重要信息,通过实时检测石英摆片的厚度,可以生产出高质量的产品,并能够识别和排除有缺陷的产品。为了提高石英摆片厚度参数检测的精度和效率,提出了一种利用激光视觉技术进行石英摆片厚度测量的非接触测量方法。该方法根据斯涅尔的基本光学定律,通过视觉测量系统获取激光光斑的图像;利用改进的Zern ike矩边缘定位算法及优化的激光光斑中心定位算法计算石英摆片的厚度。设计了半导体激光器恒功率驱动控制系统和激光光束准直系统,分析了激光入射角角度的选取原则。实验结果表明:该方法稳定性好,测量精度高,可以实现石英摆片厚度的非接触精密测量。

异向介质研究进展

对异向介质领域最新的研究情况作了一个总体的回顾。首先介绍了异向介质的概念 ,其次概括叙述了理论研究和实验方面的进展 ,最后讨论了异向介质的应用前景以及目前这个领域的研究热点。

超表面研究进展

超表面是一种基于广义斯涅尔定律,通过控制波前相位、振幅以及偏振进行电磁/光学波束调控的新结构,其新颖的机制和灵活的结构设计展现出广阔的应用前景。本文阐明了超表面调控波束的物理机理,叙述超表面的发展历程,即从实现超表面到提高有效分量和动态可调超表面的研究过程,总结了超表面透镜、超表面偏振器、表面等离子体激元调控等功能器件,并对超表面有待解决的问题以及今后的发展趋势进行了探讨。

声学超表面研究及应用进展

声学超表面是基于广义斯涅尔定律,通过控制波前相位从而进行声波调控的新型人工结构,是声学超材料的重要分支,其新颖的调控机制和灵活的结构设计已经展现出广阔的应用前景。阐述了声学超表面的设计原理与相关研究进展,并对声学超表面有待解决的问题和发展趋势进行了探讨,对于波控结构的设计与制备实现具有指导意义。

基于相位梯度表面的缝隙阵列天线宽带RCS减缩

提出了一种基于耶路撒冷十字单元的相位梯度表面,并将该表面加载到缝隙阵列天线表面.通过利用该表面将空间波(propagating wave,PW)转化为表面波(surface wave,SW)及奇异反射特性,天线可以在很宽的频带内实现显著的雷达散射截面(radar cross section reduction,RCS)减缩.与参考天线相比,设计天线在TE和TM两种极化波垂直和斜入射状态下均在6~18GHz频带范围内实现了单站RCS减缩,并且在9.5GHz处的最大减缩量达到20dB.与传统的天线RCS减缩技术相比,该方法可以在保证天线原本辐射性能的基础上同时实现天线带内和带外的RCS减缩.

基于超声波测距传感器的光波测量方法

本文简述了一种基于超声波测距传感器测量液体折射率和光的波长的简单方法,依据斯涅尔定律和光线传播的几何关系,建立方程式,可计算出光的波长和液体的折射率。测量方法简单易懂,测量设备和操作方法具有简便可行的特点。

一种宽带反射超表面设计

本文提出一种"[]"形单元,当改变单元的尺寸时,可以改变电磁波的反射相位。通过优化之后选取了10个不同尺寸的单元,以此来组成超表面。在TE波垂直入射的条件下,可在该频点处观察到反射波偏折-30°的异常反射现象。同时也观察了X波段其他几个频点处的反射波,也存在明显的异常反射现象,说明所设计的超表面具有宽带特性。随后,本文给出一种在X、Y轴均具有相位梯度的超表面,从仿真结果中可以看出,反射波沿-X、-Y轴方向均偏折了30°。最后观察了超表面的背向RCS,可以看到所设计的超表面均比相同尺寸金属板的RCS低5~10dB,具有低散射特性。

CS-TWR多径模型及快速搭建方法

针对压缩感知穿墙雷达(CS-TWR)中,基于斯涅尔定律的多径时延估计算法复杂度高、计算量大等问题.依据电磁波在墙体中传播的几何路径,推导出一种有效且快捷的多径时延估计算法,用于快速建立多径通路模型,以减少成像耗时.将所提算法的估计时延应用于过完备字典建立,通过分段弱正交匹配追踪能够反演出无虚像的B-scan图,从而验证所提算法的有效性及准确性.并通过实验证明,所提时延估计算法比传统斯涅尔定律约快4倍.

超宽带共极化相位梯度超表面的设计

为了实现电磁波的传播和共极化特性调控,利用PB几何相位理论设计了一种基于“弯工”形的金属结构超表面,采用10种不同的单元进行空间排布,每个相邻单元相位差为π10,实现了0~2π相位内的反射波相位调控。基于广义斯涅尔定律构建了相对带宽为57.3%的相位梯度超表面,其基本单元由顶层弯工形金属结构、中间为介质层与底层铜金属板组成。通过在不同频点处分别入射线极化波和圆极化波,能够实现对任意波束入射下的反射波束的偏转调控。仿真了在不同频点下的反射波束的偏转角度,并且与理论结果相一致。在设计频段范围内其共极化转换效率达90%以上,镜面反射率在-20 dB以下。通过测试所制作的超表面的镜面反射率为-15 dB与仿真结果基本相吻合。与传统超表面相比,所设计的超表面其频带范围在18.8~33.9 GHz,具有宽频带、高极化转换率、体积小、成本低的优点。该超表面能够应用在诸多方面如5G技术、高增益天线、超宽带隐身和雷达散射RCS等。

金属应力对临界折射波的传播方式研究

超声临界折射波在有切向应力钢板中传播时,其传播特性会发生变化,为确定超声临界折射波在钢板检测的存在性。搭建实验平台,采用一发一收式接收形式,改变探头间距离,验证了在钢板受拉/压应力作用下,临界折射波的存在情况。