带电粒子在垂直电场和磁场中的闭合轨道及其分叉现象研究

从哈密顿正则方程出发,推导出了带电粒子在相互垂直的电场和磁场中的运动方程,根据运动方程讨论了带电粒子的运动轨迹形成闭合轨道所满足的条件.计算结果表明:随着带电粒子能量的不断增大,带电粒子运动轨迹中闭合轨道的条数不断增多.当能量增加到某一边界能量时,一条新的闭合轨道出现;当能量大于此边界能量时,这条新的闭合轨道发生分叉,由一条分为两条.     

带电粒子在平行电场和磁场及弹性界面附近闭合轨道的模拟

从哈密顿正则方程出发，推导了带电粒子在平行电场和磁场中的运动方程，并讨论了在平行电场和磁场中存在两个弹性界面时粒子的闭合轨道形成的条件，最后借助于计算机编程，对带电粒子的一些闭合轨道进行了模拟．     

均匀电磁场中带电粒子的运动学特性

通过对不同电磁场环境中的带电粒子受力情况研究带电粒子的运动规律。带电粒子只受电场或只受磁场作用时,其运动轨迹分别是抛物线或螺旋线。当带电粒子受电磁场作用时(带电粒子初速度、电场与磁场两两相互垂直或磁场垂直于初速度与电场构成的平面且初速度与电场成任意角度),得出带电粒子的运动方程。     

带电粒子在时变电磁场下的运动

基于经典洛伦兹力方程,对带电粒子在正交时变电/磁场及平面波电磁场作用下的运动规律进行了研究;通过方程的解,分析了带电粒子在静场、时谐电场、时谐磁场、正交时谐电/磁场及平面电磁场等几种典型情况下的运动特性;结果表明:粒子在不同的条件下有不同的运动规律,除少数情况外,在电场方向都存在周期运动,但静场与时变场的周期不同;沿波矢方向的速度与电场方向的速度满足圆方程关系;在平面波时,粒子电场方向的速度满足波动方程;在高频场中,粒子主要受初值条件的影响;结合数值仿真,模拟了带电粒子运动的一般轨迹并讨论了经典洛伦兹力方程的适用性。     

带电粒子在均匀电磁场中的运动

带电粒子在纯电场、纯磁场中运动时,其运动轨迹分别是抛物线和螺旋线.当电磁场并存时,根据相对论基本原理,带电粒子的运动并不是两种情况的简单叠加,运动轨迹与场的大小、方向有关.     

带电粒子在典型非均匀磁场中的运动

从带电粒子在喇叭形磁场中的运动动能不变出发,采用近似求解法,讨论了带电粒子在典型非均匀磁场中的运动特点,结果表明:螺旋半径r随着B的增加而减小,其运动轨迹为一条会聚螺旋线,运动过程中带电粒子的轨道磁通量始终保持不变,呈现出横向约束;带电粒子的纵向速度分量随着B的增加而逐渐减小,当纵向速度等于零时,带电粒子将掉头反转,呈现出纵向约束。这一结果也说明:在微小不均匀磁场中,带电粒子的运动可以认为是在均匀磁场中的回旋与作为微扰而存在的磁场不均匀性所引起的漂移的叠加。最后简单介绍了上述运动特点在等离子体磁约束中的应用。     

磁场对电场和金属面附近氢负离子光剥离的影响

利用闭合轨道理论,研究了负离子在电场和金属面附近光剥离的磁场效应.结果表明磁场对负离子在金属面附近的光剥离可以产生很重要的影响.除了杜孟利等人在研究电场和金属面附近负离子的光剥离中发现的闭合轨道以外,还存在由于磁场的影响而产生的更多的闭合轨道.当给定负离子到金属面的距离和电场强度之后,光剥离截面随着磁场强度的变化非常敏感.磁场强度很小时,其影响可以忽略.但是随着磁场强度的增大,产生的闭合轨道数目增多,导致光剥离截面中的振荡结构变得非常复杂.因此,可以通过改变磁场的强度来调控负离子的光剥离截面.该理论结果对于将来实验研究负离子体系在表面和外电场存在时的光剥离问题提供一定的参考.     

相对论原理下带电粒子在均匀电磁场中的轨迹

运用相对论原理分析出带电粒子在均匀电场中的运动轨迹是悬链线;在均匀磁场中的运动轨迹是螺旋线;当电磁场并存时,带电粒子在均匀电磁场中的运动与电场强度和磁感应强度的大小、方向有关,其运动轨迹并非两者的叠加,而是旋轮线或双曲线.     

非均匀电场中带电粒子的运动特征

本文以均匀带电球体、均匀带电圆盘、均匀带电圆环所产生的非均匀电场为例,分析了带电粒子在这些非均匀电场中的运动特征.分析方法的要点是,依据带电粒子在非均匀电场中的受力情况建立动力学方程,解析地导出带电粒子的运动学方程(多数是以隐函数形式呈现的运动学方程),运用现代数学工具mathematica描绘出带电粒子运动的x-t和v-x图像,以此为基础分析带电粒子在非均匀电场中的运动特征.     

考虑重力作用下带电粒子在变化电场中的运动规律

简要分析了在考虑重力作用的情形下,带电粒子在恒定磁场和振荡电场中的运动状态,求得了其运动方程,并就拉莫频率和振荡频率的关系进行了讨论.     

布基球（C60）的量子化学计算

布基球是６０个碳原子组成的球面形笼状分子结构，在催化、超导、新材料诸方面有重要用途。采用李向平教授建立的分子轨道的差分方程法对Ｃ６０的分子轨道、电荷分布、能量分布及键级进行了计算。所得结果具有：能级方程被分解成１０个６次方程，从而使计算简化；得到简单的轨道系数公式；电荷聚集数只与纬度有关。与经度无关等特点。     

电场和磁场中的对偶原则

本文提出的对偶原则就是以 Q 和 QV 分别作为电场量和磁场量的基本对偶元素.就是在电场量和磁场量的因次公式中,分别令 Q 和 QV 所代表的基本量为零因次,如果两个量的因次式变成相同,则它们可以对偶.运用这个原则,可以从电场的关系或方程得到对偶的磁场的关系或方程.或者,反过来,本文限于静电场和稳恒磁场.     

二维分层生物媒质中低频诱发电场的数值计算

采用有限差分法对低频磁场在二维分层生物媒质中诱发的电场进行了数值计算．在处理边界条件时,将方程在界点处进行离散化,非正则内点的值由正则内点和界点的值作线性插值求得,并选用以切比雪夫法加速的ＲＢ松弛迭代法．该计算方法不仅效率高,并且计算结果在边界上具有很高的精度．     

外电场对碳原子线激发态特性的影响

利用含时密度泛函(Time-Dependent Density Functional Theory,TDDFT)方法在6-311++g**基组水平上研究了外电场对碳原子线前十个激发态特性和能级分布的影响.结果表明不同大小、不同方向的电场对碳原子线激发态和能级分布影响各不相同.其中沿分子轴方向较高的电场对碳原子线能级影响较为明显,影响了电子在分子中的输运,从而对碳原子线伏安特性产生一定的影响.     

天然电磁场激励下球体的天然电场选频法异常成因分析

在以往实践应用的基础上,主要从均匀半空间内球体模型的角度研究天然电场选频法异常的成因.首先从自然因素和人文因素2方面分析天然电场选频法的场源问题;从麦克斯韦方程组出发,利用边界条件求取谐变磁场作用下,均匀半空内导电导磁球体在地表主剖面上感应二次电场的解析计算式;根据拉普拉斯方程和边界条件,获得谐变电场作用下,均匀半空间导电球体在地表主剖面上的异常电场水平分量计算式;对理论模型的各个参数进行假定,计算三维谐变磁场、谐变电场作用下,地表主剖面上良导球体的水平电场异常曲线.通过对模拟计算结果分析可知,在水平谐变磁场和谐变电场共同作用下,获得的地表电场异常曲线与野外实测结果形态相似、特征相同.     

考虑Rashba效应自组织量子点中极化子性质

在对半导体量子点的研究中考虑自旋一轨道相互作用对极化子基态能量的影响．采用LLP变分的方法研究了电子一声子相互作用．结果表明声子对极化子基态能量起了很重要的作用,而且由于极化子分裂能对极化子基态能量的贡献很大,故在量子点中研究极化子性质时不可忽略极化子分裂能的影响．自旋分裂能随动量增加呈抛物线型增加．随Rashba自旋轨道耦合常数的增加极化子基态能量表现为增加和减少两种截然相反的情况,而两个分裂态中自旋向下的能态更稳定．Rashba效应不可忽略．     

电磁消涡与减震技术研究

利用流体边界层上的电磁体积力控制流体边界层的周期性脱落与分离,限制尾流涡街的产生,从而实现消除涡流和减少涡生震动的目的.理论分析和实验研究表明,当圆柱表面包覆的电磁场作用参数N＞1,包覆磁场强度B≥0.5 T,流体边界层表面电流密度j为103 A/m2数量级时,对于一般情况下的流场参数而言,流体边界层上的电磁体积力具有十分良好的消涡与减震控制作用效果.优化圆柱体表面的电磁场包覆范围,可以提高电磁消涡减震控制效率.当流体边界层上的电磁体积力方向与流体边界层的流动方向相反时,电磁力又具有显著的增涡增震控制作用效果.