电磁波经典波速理论及存在问题

对电磁波波速的定义作深入的讨论,并指出:群速具有基础性和重要性.近年来,实验技术上的改进更保证了群速定义有效和有价值,应当引起重视.论述了Sommerfeld-Brillouin经典波速理论的意义及存在的问题.介绍了某些"群速超光速"和"负群速"实验.     

电磁波经典波速理论及存在问题

对电磁波波速的定义作深入的讨论，并指出：群速具有基础性和重要性。近年来，实验技术上的改进更保证了群速定义有效和有价值，应当引起重视。论述了Sommerfeld-Brillouin经典波速理论的意义及存在的问题。介绍了某些“群速超光速”和“负群速”实验。     

中国第一个超光速实验在北京广播学院获得成功

北京广播学院通信工程系的黄志洵、逯贵祯教授及硕士研究生关健,最近完成了一篇英文论文“Superluminal and Negative Group Velocity in the Electromagnetic Wave Propagation”(“电磁波传播中的超光速群速和负群速”),今年6月在《Engineeting Science in China》(ESIC——中国工程院院刊英文版)上发表。文章的前半为理论研究——分析了产生群速超光速和负群速的条件;讨论了截止波导中消失波条件下的超光速群速和负群速。文章的后半报道了关于“超光速群速”的实验——据我们所知,这是国内的首例超光速实验。该实验采用同轴光子晶体(CPC)结构进行,获得了阻带中的超光速群速,V_g=(1.5～2.4)c。     

无源媒质中电磁波的异常传播

目前人们的研究兴趣是改变光脉冲的群速度,产生光停、慢光、快光(超光速的光).按照物理理论,反常色散媒质中可能出现“快光”,而它就称为“快光媒质”.已有许多产生快光的实验,这就开辟了被称为“色散技术”的研究前景.例如,科学界对群速超过真空中光速c的信号传播感到好奇.而在另一方面,以群速vg行进的短波脉冲、微波脉冲、光脉冲,如vg比无限大还大,就称为负群速(NGV)传播.这时发生如下现象:输入脉冲峰到达被测物(DUT)之前,DUT输出端已呈现脉冲峰的身影.这虽与直观经验不符,但都是实验发现.当某种材料中光的群速为负,这就是NGV媒质.虽然NGV时常出现在增益系统中,无源系统也不断发现NGV现象;后者可由同轴电缆、波导、微带线、光纤而构成.实验中如加大失配即可加大群时延,进而获得NGV.若n为媒质有效折射率,则获得NGV的条件是{f/n dn/df}＞1.虽然许多实验证明了群速超光速现象存在,科学界仍感困惑.2001年证明了关系式(-v)e=|T|2vg((-v)平均能速,T系统传输系数),故当vg很大(vg＞c|T|-2)时能速将比光速大.有关研究带来了令人兴奋的可能性.Brillouin的信号速度定义存在问题,数学意义超越物理意义.我们的反驳是,最重要之点在于传播中不失真的波群(波包).由此出发的理论分析证明,众多NGV研究者已观察到的超光速传播其实就是实现了超光速通信.……超光速群速传播和负群速波传播,这两者各有其用途.科学家们把这与多个领域(如光通信、光场压缩态、量子纠缠)相联系,并得出结论说,高效、低耗的快光的潜在应用是广阔的.     

负波速研究进展

近年来有众多实验证明了超过真空中光速的可能性,并从理论上和实验上对群速超光速和负群速作了研究。本文着重论述负波速的光传播,例如光脉冲通过被测物(如原子气室或光纤)时其峰值在进入它之前就在它的输出端出现了,从而呈现出负渡越时间和负群速(NGV)。可以证明当Goos-Hnchen位移GHS为负,即D<0,而|D|>dΦ/dkz,则可获得负渡越时间(τ<0)。……文中论述的NGV传播是依靠反常色散媒质或消失波而实现的。在电磁理论中相速、群速可定义为矢量或标量。如在标量表达时出现负号,例如νg=-c/ng,不能认为负号只表示向反方向传播。必须指出在Sommerfeld-Brillouin波速理论中负群速是超光速的一种形态。本文提出了开展"三负研究"的思想,所谓"三负"是指负折射、负波速和负GH位移。如果我们透过现象看本质,这三方面的内在联系是非常重要的。最后,本文深入讨论了量子波动的内容和意义。     

用具有负介电常数的模拟光子晶体同轴系统获得负群速

研究由不同阻抗的同轴电缆周期相连组成的同轴光子晶体（coaxial photon crystal，CPC）系统中的反常色散曲线和群速。研究了阻抗的大小，每段同轴线的长度，系统中同轴电缆的节数，和同轴电缆自身的折射率对反常色散曲线和群速的影响；并且得到vg=3．25c的最大群速。最后假定使用具有负介电常数填充物的同轴电缆组成CPC，证明可获得vg=（-5．04c）～（-5．23c）。     

光脉冲在电磁感应介质中的超慢群速与负群速传播实验研究

报道我们通过实验观察到了光脉冲在铯原子气体电磁感应透明(EIT)介质中减慢(减到了c/30000)和在电磁感应吸收(EIA)介质中的负群速传播(-c/3000)现象。     

论电磁波传播中的负速度

近10年来,多国科学家以实验研究了在短波、微波、光频和太赫波频段发生的超光速现象.在许多情况下,是发送脉冲后使之作负速度波传播,从而实现超光速传播的.本文概述了在负速度波传播方面的理论研究和实验研究.例如,实验中使光脉冲通过原子气室,其峰值到达入口前即在出口处浮现,呈现负渡越时间和负群速.故群速可以大于光速,可以为无限大,甚至可以为负.近年来,实验和观察中累累发现负速度的超光速现象,故可以认为它是科学研究的前沿之一.     

De Broglie波的相速与群速

Ｄｅ Ｂｒｏｇｌｉｅ波的相速和群速是两类不同的速率，相速等于单色波传播速率，群速等于粒子运动速率。文中给出了相速与群速的一般关系。     

对德布罗意公式的进一步探讨

推导出帽速和群速的乘积等于光速的平方,指出了德布罗意能量公式与相速相联系而动量公式与群速相联系.     

Superluminal and Negative Group Velocity in the Electromagnetic Wave Propagation

1Introduction　InthestudyoftheEMwavepropagationintheearly 1 9thcentury,thephasevelocityofwavesisbroughtforward ,whichisdefinedasthepropagationvelocityofthephaseofharmonicwavesandcanbewrittenas:Vp =ω β (1 )Whereβisaphaseconstant.In 1 839,W .R .Hamiltonbroughtforwardaconceptofgroupvelocitytoexplainsomeofsuchcomplexphenomenaastwowavesofdifferentfrequen ciespropagatetogetherinonemedium .In 1 877,Rayleighgavethedefinitionofthegroupvelocityinhisfamousbook“TheoryofSound”andthegroupvelocityis…     

结构功能一体化的高性能陶瓷材料的研究与开发

从当前新材料的开发和材料科学发展向多功能、小型化、复合化、低成本制备等要求出发, 并就现有高性能陶瓷材料的基本性能和材料制备工艺上的优缺点进行了分析；简要介绍了碳化硅(SiC)陶瓷、 添加Nd的钇铝石榴子石(Nd-YAG)陶瓷、掺有稀土的氮化硅(RE-Si3N4)陶瓷等几种具有结构和功能一体化高性能陶瓷材料的优良性能,可能的应用以及目前存在的问题,特别是在基础研究和制备科学上今后应予以关注的方面。     

光波在一维光子晶体中传播行为的数值研究

由Kronig-Penney模型导出了光波在一雏光子晶体中传播的群速度的解析表达式，利用传输矩阵法对一维光子晶体的色散关系和群速度分布特征进行了数值研究．结果表明，光波在光子晶体中传播的群速度与光子带隙结构及色散特性有着密切的联系，光子导带内的群速度为有限值，在光子禁带的边缘，群速度迅速减小而趋于0，光的传播具有显著的带边延迟效应．同时，在反常色散区，群速度为负值，光的传播表现出明显的超光速现象．光子晶体的结构参数直接影响光波在光子晶体中的群速度．     

Study on the Superluminal Group Velocity in a Coaxial Photonic Crystal

In this paper, the superluminal group velocity in a coaxial photonic crystal is studied. The simulation of the effective refraction index in coaxial photonic crystal is performed. The group velocity is calculated based on the transmission line equations and compared with experimental results.     

Forty Years Research of Faster-Than-Light——Review and Prospects

Since the early work of O. M. Bilanuik and B. C. Sudarshan in 1962 and G. Feinberg in 1967, the research work on the faster-than-light (superluminal) has been performed in the world, such as in USA, Europe and China. In this paper, the development stages of the study are presented, which include beginning stage, transitional stage and experimental stage. Based on the Einstein‘s paper in 1905, the velocities greater than that of light had no possibility of existence. However, in the Einstein‘s papers of 1907 it was founded that the superluminal signal speed could not be refuted absolutely. In this paper, the studies on velocities are classified. The definition of General Information Speed is suggested, which will ease the discussion. After reviewing the researches of 1962-2004, it can be concluded that the faster-than-light is a realizable scientific statement.     

视超光速运动中“核固定”与视超光速的统一

在视超光速运动的相对论超光速模型[1 ] 的基础上 ,进一步给出视超光速源的核与子源的视速度方程、核与子源速率相等条件下的真实速度方程、核与子源设为光速时的视速度关系方程。然后将观测到的视速度 Vapp和由自康普顿散射机制推算的喷流与视线的夹角θ的数据代入真实速度方程 ,所得值再代入核与子源的视速度方程 ,结果表明 ,离我们而去的核表现为“固定”,而向我们而来的子源表现为超光速 ,二现象在相对超光速模型中得以统一。 [1]及本文对单一天体的运动也适用。     

各向异性固体弹性介质中群速度的解析表达式

通过引入一个仅仅与介质弹性常数有关的矩阵M ,将Christoffel系数矩阵分解成M和一个与波传播方向有关的矢量 P两个部分的乘积 .由此推导出适用于计算各种各向异性固体弹性介质弹性波群速度的普适解析表达式 .群速度作为弹性波波矢的函数 .在特殊对称性方向上该解析表达式的结果与已有文献的结果一致 .利用Matlab软件数值求解Chritoffel方程 ,得到对应于任意方向上的相速度 .图 2 ,参 7.     

论Bessel波束超光速现象

Bessel波束具有奇异的特性,例如在传播中不发生衍射,而且实验测量证明其群速比光速c要大。对其超光速运动可以用球面波前在对称轴上的干涉作简单解释。2006年有研究人员指出,不仅通常的实宗量Bessel波,虚宗量修正Bessel波也有群速超光速现象。