利用物质的介质损耗系数进行微波检测

当微波照射在物质上,会呈现出穿透、反射和吸收三个特性.物质对微波的吸收程度主要由物质的介质损耗系数决定,物质吸收电磁波后会产生诸如发热等物理特性的变化,相应的电磁波能量就会衰减.通过检测这些物理变化,可以检测物质的存在以及含量,利用电磁波具有穿透特性可以实现无损检测.     

基于FDTD的超材料中电磁波传播的演示

由麦克斯韦方程组推导得到波动方程，并分析电磁波的传播特性是电磁场课堂教学的重点和难点。基于时域有限差分法，以电磁场在超材料中的传播的隐身和聚焦为例，将麦克斯韦旋度方程在空间上离散，把电磁场对时间的微分在时域上离散，计算电磁场在超材料中的传播情况。用时域有限差分理论分析电磁波传播原理并直观形象地演示电磁波是如何传播的，以帮助学生加深对电磁波理论的理解。     

电磁波在冷等离子体中碰撞吸收特点研究

在建立平面分层冷等离子体模型基础上,采用WKB方法求解垂直入射面电磁波动方程,研究了电磁波与等离子体传播碰撞吸收过程中电磁波能量的变化规律。计算表明,电磁波的入射角度显著地影响等离子体对电磁波碰撞吸收衰减;等离子体有效碰撞频率不同,电磁波吸收衰减峰值不同,最大吸收位置所对应的入射波频率也不同。     

电磁波在介电常数和磁导率俱为负数的媒质中的传播

从理论上分析了电磁波在介电常数和磁导率同时为负数的媒质中的传播特点.详细讨论了电磁波以垂直入射和斜入射两种方式照射到不同媒质的分界面时,电磁波的传播规律,介绍了右手物质和左手物质的分界面对电磁波传播的影响,并与两种右手物质的分界面对电磁波传播的影响进行了比较.     

电磁波在介电常数和磁导率俱为负数的媒质中的传播

从理论上分析了电磁波在介电常数和磁导率同时为负数的媒质中的传播特点。详细讨论了电磁波以垂直入射和斜入射两种方式照射到不同媒质的分界面时，电磁波的传播规律，介绍了右手物质和左手物质的分界面对电磁波传播的影响，并与两种右手物质的分界面对电磁波传播的影响进行了比较。     

海洋上大气波导中电磁波传播损耗的误差分析和敏感性试验

为了分析电磁波在海洋波导环境中的传播损耗情况,建立了海洋波导环境中典型的五参数经验模型.讨论了利用地型抛物方程求解时将海平面作为理想导体处理与实际情况的误差,对参数变化导致电磁波传播损耗的变化进行了敏感性分析.结果表明,对于在高频工作的无线电系统,可将海平面作为理想导体近似处理;五参数对电磁波传播损耗变化的敏感性各不相同,存在蒸发波导时,蒸发波导的厚度对电磁波传播损耗变化最为敏感,而存在表面波导时,波导底的高度对电磁波传播损耗变化最为敏感.     

应用于微波电磁场FDTD数值模拟的吸收边界条件

在应用FDTD方法模拟复杂空间中微波电磁场分布时,不仅要考虑入射电磁波的贡献,还要考虑反射电磁波的影响。对于后者,一般常采用吸收边界条件的方法予以处理。针对TEM电磁波的传播特点,推导出了一种新的吸收边界条件的表达式,并利用其对微波法金刚石膜沉积系统沉积室中电磁场的分布进行了数值模拟。     

双层金属亚波长结构近红外波段的吸收研究

 提出一种应用价值较高的由带周期狭缝和周期凹槽的2块金属板构成的吸收器件.利用时域有限差分算法(FDTD) 模拟了电磁波跟金属结构的相互作用.发现在所研究波段形成2个强吸收峰.变化狭缝宽度、2块金属板的间隔和凹槽深度,发现不同的变化规律.结合近场分布,认为吸收的物理机制是通过表面等离子体将电磁波耦合进入结构内部,一种是只在金属表面的表面等离子体共振,另一种是在狭缝里的F-P共振.2种共振通过金属电子的阻尼振动将光波的电磁能量吸收.     

有耗色散地质介质中电磁波传播特性的FDTD计算分析

介绍一种基于三维时域有限差分法(FDTD)的有耗色散地质介质中电磁波传播特性数值分析方法。通过将色散介质本构关系和场量关系直接变换为时域微分方程的方法,导出了适用于一般色散介质中电磁场分析的时域有限差分法计算公式,并将完全匹配层(PML)吸收边界融入了FDTD计算格式。通过计算分析了介质色散对电磁波场传播的影响,观测到介质色散会导致电磁脉冲在传播中波形展宽、位相滞后、幅度减小。因此,电磁探测数据的处理解释应将介质的色散影响纳入考虑。     

电磁波吸收材料和吸收体机理分析

该文指出电磁波吸材料和电磁波吸收体是二种不同的概念。分别讨论了它们的工作机理及描述其性能的物理量。电磁波吸收材料通常分为二类,一类是电损型材料,另一类是磁损型材料。一般来讲,电磁波吸收材料本身并不能吸收入射的电磁波而不反射它们。改进反射特性的最有效方法是采用电磁波吸收体。利用材料的电或磁损耗以及传播过程中的多次反射特性,电磁波能被材料吸收而不产生反射。     

雷暴云中冰晶粒子对电磁波的极化作用

为了研究雷暴云中冰晶粒子在带电情况下对电磁波传播的影响,利用冰晶粒子的介电常数模型和瑞利近似条件下带电粒子对电磁波的散射模型,推导了电磁波经过雷暴云中冰晶粒子区域时产生极化的计算模型,并进行了仿真和分析。结果表明:在传播过程中,电磁波的极化会受到冰晶粒子所带电荷的影响;冰晶粒子所带电荷量越多,对电磁波极化影响越大;冰粒表面电荷分布角越小,对电磁波的极化影响也越严重;电磁波频率和冰晶浓度越高,对电磁波造成的极化作用也越大,影响电磁波的传输质量。因此,在电磁波经过雷暴云时必须考虑带电冰晶粒子对其传播的影响。     

一级化学反应体系中电磁波传播的特点

研究了微波在一级化学反应体系中的传播特点.首先将化学反应等效为组分随时间变化的混合物,利用MaxwellGarnett理论和一级化学反应速率方程得到了反应体系等效介电常数随时间变化的关系,然后利用时域有限差分方法对电磁波在其中的传播进行了模拟.结果发现：电磁波在体系中的分布不均匀;随着反应速率的增大,电磁波的能量主要集中在反应体系表面附近,这可能是解释为什么微波加热化学反应中热点现象广泛存在的原因之一.     

一种新的基于谐振型高阻抗表面的微波吸波屏

依据电磁波传播规律和等效表面阻抗的计算方法,提出并设计了一种基于谐振型高阻抗表面的微波吸收屏。理论分析表明:当入射波频率介于2.95~4.15 GHz时,未加载电耗层的谐振表面呈高阻抗特性,反射系数R=+1;而在该谐振型高阻抗表面上加载一层极薄的且阻抗与自由空间相匹配的电耗层后,即可在该频率区间实现完美吸波,反射系数R<-10 dB的频宽约为700 MHz,最大吸收峰值在3.55 GHz。数值仿真结果与理论分析也比较吻合。所构建的吸波表面结构简单,而且拥有超薄(厚度仅为1.5 mm)、超轻和较宽的吸波频带。     

生活贴士

你了解护肤品吗? 人们经常在广告中看到或听到某某护肤品如何如何容易被皮肤吸收的宣传,但到底这些护肤品是如何被皮肤吸收,以及吸收的程度如何,大多数人并不很了解。皮肤主要通过3个途径吸收外界物质,即角质层、毛囊皮脂腺及汗管口。市场上的护肤品可以分为水制类、油脂类及水油混合类(即霜类)三大类,其吸收途径也是不同的。水制护肤品是通过角质层吸收的,油脂类护肤品是通过毛囊皮脂腺透入,而霜类护肤品是通过上述两种途径被吸收的。护肤品搽于皮肤表面后被吸收的程度取决于护肤物质、赋形剂和角质层三者之间的理化作用,包括以下四个方面: (1)护肤物质在赋形     

吸波材料的物理机制及其设计

吸波材料是一种重要的军事隐身功能材料,其机理本质上是电磁波与物质相互作用,入射的电磁波通过介质最大限度地转变成热能或其他形式的能.评价吸波效能的主要参数是损耗因子、复介电常数、复磁导率.作者用简单的等效电路分析了材料吸波机制,阐明了这些参数的物理意义,定性地给出了吸波材料的设计方向.分析结果表明吸波材料的电磁损耗机制分为3种类型,即电阻损耗型、介电损耗型和磁损耗型;设计吸波材料时要综合考虑损耗吸收和波阻抗匹配2种因素;多元复合尤其是纳米无机物与有机聚合物复合,将3种损耗有效结合,并尽可能阻抗匹配,这是实现轻质、强吸收、宽频、微波红外隐身兼容且综合性能好的吸波材料的有效途径;研究材料的吸波特性还必须从微观层次上用量子理论分析材料对电磁波的基本吸收过程.     

红外物理学引言及若干新进展

红外是指电磁波谱中或光量子波谱中界乎可见光和微波之间的广阔谱区,它相应的电磁波长从0.76微米到1000微米,光量子能量从约1电子伏到1毫电子伏左右。红外物理是研究这一波段电磁波或电磁辐射的产生、传播和与物质的相互作用、接收以及应用的科学,是凝聚态物理和光学(包括应用光学)相互交叉结合形成的学科。红外物理的研究和发展历史表明,它是红外光电子技术应用及其他有关高技术应用的物理基础和先导,有广深的应用背景,在经济建设、国防建设,乃至人们日常生活中都有许多重要和直接的应用。     

海上大气折射率对电波传播特性影响研究

海战场在一个国家的国防事业中发挥着重要的作用,在现代高科技作战背景下,掌握海战场电磁环境的需求越来越迫切。海上蒸发波导是由大气折射率剖面决定的。一般情况下认为大气折射率梯度在传播路径上是不变的。在远海区域这一假设合适,但在海岸区域气象条件变化剧烈,这一假设会导致电磁波传播预测误差增大。考虑了大气折射率随传播路径发生变化时的情况,并仿真分析了随传播路径变化的折射率剖面对电波传播特性的影响,与恒定折射率剖面下的电波传播特性进行对比,结果表明考虑了折射率剖面随传播路径的变化能够更好地表征电磁波传播特性。     

用色散关系讨论单轴晶体的双折射现象

在基础光学教科书中,讲到单轴晶体的双折射现象时,通常采用惠更斯作图法,对这一现象作定性解释。本文利用色散关系讨论单轴晶体的双折射现象。电磁波在各向异性的晶体介质中传播时,对于磁场分量,一般情况下,用真空磁导率 u。表示晶体的磁介性质,已足够精确。而对于电场分量,介电常数须用张量表示,称为介电张量。因此,表征晶体介质电磁性质的方程记作     

应重视物理学研究方法的教学

应重视物理学研究方法的教学彭石安（苏州铁道师范学院物理系，苏州２１５００９）教科书中的科学知识是人类长期探索自然界奥秘的结晶。为了尽快地传播这些知识，教科书中都是集中了那些“纯粹的”、“有用的”探索结果，获得这些知识的实际探索过程并不写进教科书中。这...     

弧立导体表面电荷分布与导体表面曲率的关系

关于弧立导体表面电荷分布与导体表面曲率的关系在电磁学的教科书中都有讨论。一般的处理方法是从几个简单的特例或实验出发,加以推广,得出普遍的结论。即导体表面凸出处,曲率较大,电荷面密度较大;表面平坦处,曲率较小,电荷面密度也小;表面凹处,电荷面密度最小。这样的说法其实是不太清楚的。首先曲面的曲率有好几种定义,常用的有高斯曲率和平均曲率,这里所说的曲率究竟是那一种呢?其次,电荷面密度与曲率之间究竟存在着何种关系?本文就这一问题进行分析和讨论,同时通过实例计算表明,一般来说,弧立导