教学大纲 电动力学 (08 小时) 电动势和运动电动势、法拉第电磁感应定律和磁场中的能量、麦克斯韦方程组、麦克斯韦如何固定安培定律、物质中的麦克斯韦方程组、边界条件 电动力学中的守恒定律 (06 小时) 连续性方程、坡印廷定理、电动力学中的牛顿第三定律、麦克斯韦应力张量、动量守恒定律、角动量 电磁波 (08 小时) 一维波、真空和物质中的电磁波、物质中的吸收和弥散、导波 势与场 (07 小时) 标量势和矢量势、规范变换、库仑规范和洛伦兹规范、延迟势、 Jefimenko 方程、Lienard-Wiechert 势、移动点电荷的场辐射(06 小时)电偶极子辐射和磁偶极子辐射、任意源的辐射、点电荷辐射的功率、辐射反应电动力学和相对论(07 小时)狭义相对论和相对论力学、相对论电动力学、场张量、张量符号中的电动力学。
晶格共振是由周期性纳米结构阵列支持的集体模式。它们源自阵列各个成分的局部模式之间的相干相互作用,对于由金属纳米结构制成的系统,这通常对应于电偶极等离子体。不幸的是,基本的对称性原因使得二维 (2D) 电偶极子排列无法吸收超过一半的入射功率,从而对传统晶格共振的性能造成了很大的限制。这项工作引入了一种克服这一限制的创新解决方案,该解决方案基于使用由包含一个金属和一个介电纳米结构的单元格组成的阵列。使用严格的耦合偶极子模型,可以证明该系统可以支持两个独立的晶格共振,分别与纳米结构的电偶极子和磁偶极子模式相关。通过调整阵列的几何特性,这两个晶格共振可以在光谱域中精确对齐,从而导致入射功率的全部吸收。这项工作的结果为合理设计能够产生完美吸收的晶格共振阵列提供了清晰而又普遍的指导,从而充分利用这些模式的潜力,用于需要有效吸收光的应用。
背景。中子星被超强电磁场有效加速的超相对论粒子所包围。这些粒子通过曲率、同步加速器和逆康普顿辐射大量发射高能光子。然而,到目前为止,还没有任何数值模拟能够处理这种极端情况,即非常高的洛伦兹因子和接近甚至超过量子临界极限 4.4 × 109T 的磁场强度。目的。本文旨在研究旋转磁偶极子中的粒子加速和辐射反应衰减,其实际场强为 105 T 至 1010 T,这是毫秒和年轻脉冲星以及磁星的典型场强。方法。为此,我们在简化的 Landau-Lifshitz 近似中实现了一个精确的分析粒子推动器,包括辐射反应,其中假设电磁场在一个时间步长积分期间在时间上恒定而在空间上均匀。使用速度 Verlet 方法执行位置更新。我们针对时间独立的背景电磁场(如交叉电场和磁场中的电漂移以及偶极子中的磁漂移和镜像运动)对我们的算法进行了广泛的测试。最后,我们将其应用于真实的中子星环境。结果。我们研究了粒子加速以及辐射反应对插入毫秒脉冲星、年轻脉冲星和磁星周围的电子、质子和铁核的影响,并与没有辐射反应的情况进行了比较。我们发现最大洛伦兹因子取决于粒子种类,但与中子星类型的影响很小。电子的能量高达 γ e ≈ 10 8 − 10 9 ,而质子的能量高达 γ p ≈ 10 5 − 10 6 ,铁的能量高达 γ ≈ 10 4 − 10 5 。虽然质子和铁不受辐射反应的影响,但电子的速度却急剧下降,使其最大洛伦兹因子降低了四个数量级。我们还发现,在几乎所有情况下,辐射反应极限轨迹都与简化的朗道-利夫希茨近似非常吻合。
人们对 229 Th 核中低能级同质异能态 3 / 2 + ( E < 10 eV)产生了浓厚的兴趣,因为可以设计超精密核钟 [1, 2, 3, 4]、光学范围的核激光器 [5, 6] 和 VUV 范围的核发光二极管 [7],以及研究许多不寻常的过程:激光辐射通过电子桥处的电子壳层激发和衰变 229 m Th [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15],通过边界条件 [16] 或化学环境 [17, 18] 控制同质异能能级 γ 衰变,229 m Th 异构体的 α 衰变 [19] 及其伴随的轫致辐射 [20],精细结构常数和强相互作用参数变化的相对影响 [21, 22, 23]、长时间衰变定律的指数性检验 [24] 等。229 m Th 同质异能态的激发能量是所有已知原子核中最低的。根据最新数据 [25],它的能量 E is 为 8.19±0.12 eV。这个结果与文献 [26] 中获得的 E is = 8.28±0.17 eV 值接近,也与文献 [27] 测量的 E is = 8.10±0.17 eV 和文献 [28] 中的 E is = 7.8±0.5 eV 接近。在此之前,在 1990 年至 2007 年的相当长的一段时间内,人们认为 E is < 5 eV [29, 30]。目前,233 U 的 α 衰变实际上是获得 229 m Th 异构体的唯一方法。目前无法通过激光辐射有效激发 229 m Th,因为这需要比现在更精确地了解跃迁能量。因此,在工作 [7] 中,提出通过非弹性电子散射激发 229 m Th。事实证明,在束流能量区域 E ≈ 10 eV 内,激发截面达到 10 − 25 cm 2 的值。如此大的截面表明,使用带负电的粒子束获得 229 m Th 的方法是有前途的。作为工作 [7] 的延续,我们在此考虑低能μ子与 229 Th 核的非弹性散射过程。此类工作的先决条件可能是以下考虑。在 Born 近似中,核激发到能量为 E 的同质异能态的截面在文献 [31] 中通过分析获得,在文献 [32] 中通过分析获得。磁偶极子 ( M 1) 跃迁和电四极子 ( E 2) 跃迁的截面形式为 [31, 32]
本文似乎是一本有关固态物理和材料科学的学术书籍的目录,重点是晶体的电子特性。- **第1章**:使用Bloch定理,量子井中的能级,转移矩阵,谐振隧道和能量带中的一维周期电势中的电子。- **第2章**:使用直接和相互晶格(包括Wigner-Seitz原始细胞,布里鲁因区域和密度 - 态计算)涵盖晶体的几何描述。- **第3章**:解释了金属的Sommerfeld自由电子理论,涵盖了自由电子气体的量子理论,费米 - 迪拉克分布,电子特异性热和热发射发射。- **第4章**:深入研究单电子近似及以后,讨论了Hartree方程,确定性波函数,Hartree-fock方程,密度功能理论和均匀电子气体的相图。- **第5章**:介绍了各种晶体理论,包括紧密结合方法,正交平面波(OPW)方法,伪能力方法,蜂窝法,增强平面波(APW)方法和绿色的功能方法。- **第6章**:检查选定晶体的电子特性,重点是稀有气体固体,离子晶体,具有钻石结构的共价晶体,金属的带状结构和石墨烯的电子结构。- **第7章**:使用Thomas -Fermi模型在金属中讨论晶体中的激子,等离子体和介电筛选。关系进一步阅读第13章。关于材料科学基本原理和应用的第7章本章集合提供了材料科学中基本概念的全面概述,涵盖了从线性响应理论到晶体散射粒子的主题。章节分为三个主要部分:相互作用的电子核系统(第8-9章),晶体的晶格动力学(第9章)和晶体散射颗粒(第10章)。此外,还有关于金属光学特性的单独章节(第11章),另一章关于半导体和绝缘子的光学性质(第12章)。章节以每个主题的摘要开头,对主题进行了简要介绍。在某些章节的末尾还包括进一步的阅读部分。所涵盖的特定主题包括Lindhard模型中的介电筛选,表面等离子体和表面偏振子,相互作用的电子核系统以及绝热原理,晶体的晶格动力学,晶体散射的粒子,金属的光学特性以及半管转器和绝缘体的光学特性。这些章节对材料科学原则及其应用进行了详尽的研究,使其对现场的研究人员和学生有用。Transport in Inhomogeneous Semiconductors Abstract 14.1 Properties of the - Junction at Equilibrium 14.2 Current-Voltage Characteristics of the - Junction 14.3 The Bipolar Junction Transistor 14.4 Semiconductor Heterojunctions 14.5 Metal-Semiconductor Contacts 14.6 Metal-Oxide-Semiconductor Structure 14.7 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET)进一步阅读第15章。Transport in Intrinsic and Homogeneously Doped Semiconductors Abstract 13.1 Fermi Level and Carrier Density in Intrinsic Semiconductors 13.2 Impurity Levels in Semiconductors 13.3 Fermi Level and Carrier Density in Doped Semiconductors 13.4 Non-Equilibrium Carrier Distributions 13.5 Generation and Recombination of Electron-Hole Pairs in Doped Semiconductors Appendix A统一掺杂的半导体中典型传输方程的解决方案进一步阅读第14章。磁场中的电子气体抽象15.1磁化和磁化率15.2磁场中游离电子气体的能量水平和密度 - 处于15.3 landau diamagnetism和de haas-van alphen效应15.4旋转旋转的自旋磁性旋转Paramagnetism a Paramagnetism a pelectron Gas 15.5 Magnetoresististive and Criffectial Hall效应和classical Hall效应15.6量子效应15.6量子166量子166量子166量子166量子166量子。磁化杂质的磁力抽象16.1磁化易感性的量子机械处理16.2原子或离子中壳的永久磁偶极子16.3局部磁矩的磁磁性16.4局部磁力16.4正常金属中的局部磁状态16.5正常金属16.5稀释的磁性元素和阻力降低了降低降低的磁化量。磁化杂质的磁力抽象16.1磁化易感性的量子机械处理16.2原子或离子中壳的永久磁偶极子16.3局部磁矩的磁磁性16.4局部磁力16.4正常金属中的局部磁状态16.5正常金属16.5稀释的磁性元素和阻力降低了降低降低的磁化量。晶体中的磁顺序抽象17.1铁磁和魏斯分子场17.2局部磁矩之间耦合的微观起源17.3平均场近似中的防铁磁性17.4旋转17.4旋转波和磁体在铁磁性晶体中的模型17.5 ISing Modaler的模型17.6巡回磁性附录一个解决的问题并补充了进一步阅读第18章。超导性抽象18.1超导体的某些现象学方面18.2库珀对构想18.3在零温度下BCS理论中超导体的基态18.4零温度下超导体的激发状态18.5在有限温度和热量的超导能力处理中,在有限的量子和热量下进行量子量的量子量表18.5对超导体的处理。6 18.8隧道效应附录A声子诱导的电子电子相互作用进一步读取索引
此外,偏振起着重要作用,因为它可以影响光束传播的深度。例如,众所周知,圆偏振光比线偏振光传播得更深 [3]。根据散射单元大小,偏振会保留光学记忆 [4]。拉盖尔-高斯 (LG) 光束 [5] 是一种涡旋光束,它可以携带不同类型的偏振(线性、圆形、径向和方位角)以及以ℓ 值的轨道角动量 (OAM) 为特征的相位前沿。具有空间不均匀偏振分布的光束称为矢量光束。各种空间模式(例如径向)具有不可分离的圆偏振和 OAM 部分。偏振和空间模式的结合导致了经典纠缠——Forbes 团队 [6] 使用经典纠缠矢量光束在湍流介质中实现更好的成像。矢量光束的关键特性(例如径向和方位角)结合了偏振和空间模式,它们是不可分离的且相互纠缠。这些特性不仅是量子纠缠所独有的,也适用于经典局部纠缠的矢量光束[6-9]。此外,矢量光束的不可分离特性不仅在光学成像中而且在光通信中都具有重要意义,因为人们正在探索其偏振自由度和空间模式来编码信息[7,10]。此外,根据理论[11],ℓ值越高,透射率越高,穿透能力越好,因此光密度(OD)越低,观察到的散射越少。当光脉冲进入组织等高度散射的介质时,它会分解成三个主要成分:弹道光束、蛇形光束和漫射光束。弹道分量保留了光的原始属性,因为它在前向方向上相干散射,而扩散分量则变得随机并在介质中游走。蛇形分量在前向方向上略微散射,传播路径更短并保留初始信息[12]。本研究重点研究了 LG 矢量涡旋光束在弹道(z < l tr)和扩散(z > l tr)区域通过小鼠脑组织的传输,其中 z 是混浊介质的厚度,l tr 是传输平均自由程[13]。研究了不同厚度小鼠脑组织不同特殊位置的不同类型偏振,以证明经典纠缠在经典极限下以更高光子通量潜在地改善成像方面的作用。大脑是一种由树状结构的神经元和轴突组成的生物组织。神经元由蛋白质聚合物的整合网络组织,这些聚合物被认为是一种手性介质。这种手性介质将通过改变其偏振状态与光的电磁场相互作用;这种效应使大脑成为手性生物等离子体[14]。结构化矢量光有望通过与电偶极子、磁偶极子和
此外,偏振起着重要作用,因为它可以影响光束传播的深度。例如,众所周知,圆偏振光比线偏振光传播得更深 [3]。根据散射单元大小,偏振会保留光学记忆 [4]。拉盖尔-高斯 (LG) 光束 [5] 是一种涡旋光束,它可以携带不同类型的偏振(线性、圆形、径向和方位角)以及以ℓ 值的轨道角动量 (OAM) 为特征的相位前沿。具有空间不均匀偏振分布的光束称为矢量光束。各种空间模式(例如径向)具有不可分离的圆偏振和 OAM 部分。偏振和空间模式的结合导致了经典纠缠——Forbes 团队 [6] 使用经典纠缠矢量光束在湍流介质中实现更好的成像。矢量光束的关键特性(例如径向和方位角)结合了偏振和空间模式,它们是不可分离的且相互纠缠。这些特性不仅是量子纠缠所独有的,也适用于经典局部纠缠的矢量光束[6-9]。此外,矢量光束的不可分离特性不仅在光学成像中而且在光通信中都具有重要意义,因为人们正在探索其偏振自由度和空间模式来编码信息[7,10]。此外,根据理论[11],ℓ值越高,透射率越高,穿透能力越好,因此光密度(OD)越低,观察到的散射越少。当光脉冲进入组织等高度散射的介质时,它会分解成三个主要成分:弹道光束、蛇形光束和漫射光束。弹道分量保留了光的原始属性,因为它在前向方向上相干散射,而扩散分量则变得随机并在介质中游走。蛇形分量在前向方向上略微散射,传播路径更短并保留初始信息[12]。本研究重点研究了 LG 矢量涡旋光束在弹道(z < l tr)和扩散(z > l tr)区域通过小鼠脑组织的传输,其中 z 是混浊介质的厚度,l tr 是传输平均自由程[13]。研究了不同厚度小鼠脑组织不同特殊位置的不同类型偏振,以证明经典纠缠在经典极限下以更高光子通量潜在地改善成像方面的作用。大脑是一种由树状结构的神经元和轴突组成的生物组织。神经元由蛋白质聚合物的整合网络组织,这些聚合物被认为是一种手性介质。这种手性介质将通过改变其偏振状态与光的电磁场相互作用;这种效应使大脑成为手性生物等离子体[14]。结构化矢量光有望通过与电偶极子、磁偶极子和
图表列表 图 1。组合技术传感器。(照片由瑞士 U ZNACH 的 ASIM T ECHNOLOGIES 提供)。.................................................................................................................................... 3-3 图 2。单车道和多车道高速公路的路管配置。(照片由俄勒冈州塞勒姆的 T IME M ARK , IN C . 提供)。........................................................................................................... 4-2 图 3。JAMAR TRAX-III 计数器的前面板显示。(图片由宾夕法尼亚州霍舍姆的 JAMAR T ECHNOLOGIES, IN C. 提供)...................................................................................................... 4-3 图 4。感应环路检测器安装的主要组件............................................................................................. 4-4 图 5。铁质金属车辆中的磁偶极子引起的地球磁场中的磁异常。................................................................................................................................... 4-7 图 6。当车辆进入并穿过磁传感器的检测区时,地球磁场的畸变。(绘图由 N U-M ETRICS,UNIONTOWN,PA 提供)。4- 8 图 7。双轴和三轴磁通门磁力计传感器。............................................................................. 4-10 图 8。感应磁力计传感器。................................................................................................ 4-11 图 9。安装在路基中的铝槽中的 V IBRACOAX 压电传感器。(图纸由 IRD, I NC ., S ASKATOON , SK 提供)。................................................................................ 4-13 图 10。安装在路基中的 ROADTRAX 压电 BLC 传感器(ROADTRAX,1995-1996)。.................................................................................................... 4-14 图 11。B 端板传感器。(照片由 IRD, IN C., SASKATOON, SK 提供)。.................... 4-23 图 12。B 端板或 WIM 系统称重传感器(典型)............................................................................. 4-24 图 13。LINEAS 石英传感器(图纸由瑞士 INTERTHUR 的 K ISTLER INSTRUMENTS AG 提供)。带有全长压电传感器的 WIM 安装 ...................................................................................................... 4-25 图 14。................................................................................................................................. 4-26 图 15。电容垫传感器连接到数据分析设备。(照片由 L OADO M ETER , C ORP ., BALTIMOER , MD 提供)............................................................................................. 4-28 图 16。三线视频图像处理器。................................................................................................... 5-3 图 16。视频图像处理器(也称为机器视觉处理器)........................................ 5-3 图 17。视频图像处理器(续)。................................................................................................ 5-3 图 18。用于车辆检测、分类和跟踪的概念图像处理。(K LEIN , 2006) .................................................................................................................................................... 5-5 图 19。四个 VIP 和电感环路检测器的车辆数量比较 ........................................................................ 5-9 图 20。车辆速度与 .照明 VIP 测试结果 ............................................................................................. 5-11 图 21。车辆数量与 .照明 VIP 测试结果 ............................................................................................. 5-11 图 22。车辆数量与 .速度 VIP 测试结果 .................................................................................. 5-12 图 23。微波雷达操作。......................................................................................................... 5-14 图 24。使用 FMCW 微波存在检测雷达进行速度测量 ........................................... 5-15 图 25。FMCW 微波存在检测雷达的侧装配置说明多车道车辆检测。(照片由加拿大多伦多 EIS 提供)...................................................................................................................................... 5-16 图 26。恒定频率波形...................................................................................................................... 5-17 图 27。多普勒微波雷达传感器。................................................................................................ 5-17 图 28。存在检测微波雷达传感器 ........................................................................................ 5-18 图 29。激光雷达光束几何形状。(绘图由 OSI Laserscan 公司提供,佛罗里达州奥兰多).......... 5-18 图 30。激光雷达传感器。........................................................................................................................... 5-18 图 31。被动红外传感器 ............................................................................................................................. 5-20 图 32。车辆和路面发射和反射能量 ............................................................................................. 5-21 图 33。被动红外传感器中的多个检测区域配置 ............................................................................. 5-21 图 34。超声波传感器 ............................................................................................................................. 5-25 图 35。超声波测距传感器的安装。(由密歇根州安娜堡的微波传感器公司提供)...................................................................................................................................... 5-26 图 36。声学阵列传感器。......................................................................................................................... 5-29