电磁学计算方法的研究进展和状态摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。 从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为： 应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤： ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D，并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N） （2）矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕： L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。 在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。 对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到： m＝1，2，3，…此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 （3）时域有限差分方法 时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。 在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。 （4）复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79. 〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996． 现代电子技术
电磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有著紧密关系，广义的电磁学可以说是包含电学和磁学，但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。 主要研究电磁波，电磁场以及有关电荷，带电物体的动力学等等。电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典，是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。电动力学这样一个术语使用并不是非常严格，有时它也用来指电磁学中去除了静电学、静磁学后剩下的部分，是指电磁学与力学结合的部分。这个部分处理电磁场对带电粒子的力学影响。电磁学的基本理论由19世纪的许多物理学家发展起来，麦克斯韦方程组通过一组方程统一了所有的这些工作，并且揭示出了光作为电磁波的本质。电磁学的基本方程式为麦克斯韦方程组，此方程组在经典力学的相对运动转换（伽利略变换）下形式会变，在伽里略变换下，光速在不同惯性座标下会不同。保持麦克斯韦方程组形式不变的变换为洛伦兹变换，在此变换下，不同惯性座标下光速恒定。二十世纪初迈克耳孙-莫雷实验支持光速不变，光速不变亦成为爱因斯坦的狭义相对论的基石。取而代之，洛伦兹变换亦成为较伽利略变换更精密的惯性座标转换方式。静磁现象和静电现象很早就受到人类注意。中国远古黄帝时候就已经发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。系统地对这些现象进行研究则始於16世纪。1600年英国医生威廉·吉尔伯特(William Gilbert，1544～1603)发表了<论磁、磁饱和地球作为一个巨大的磁体>(Demagnete，magneticisque corporibus et de magnomagnete tellure)。他总结了前人对磁的研究，周密地讨论了地磁的性质，记载了大量实验，使磁学从经验转变为科学。书中他也记载了电学方面的研究。
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对地球磁场起源的探索，早在公元1600年前后就已经开始了，其主要假说有永磁体说、电流说、压电效应说、温差电效应说、发电机理论等，其中永磁体说被实验否定，电流说由于电阻问题而被人们放弃，压电效应说由于现实中的压电效应本身没有涉及温度的影响，其实验值都是在常温下获得的，据此推出的磁场强度微不足道而被人们抛弃，发电机理论由于不能说明南北磁极翻转而受到质疑。那么，地球的磁场是如何产生的呢？ 只有存在运动电荷或电流才能产生磁场，因此，地球磁场应该与地球内部的带电结构有关。但是，地球磁场的南北磁极还存在着一种小范围的低速运动，这种运动表明地球磁场不仅仅是地球内部的带电部分作旋转运动产生的，在地球内部还应该存在着一个相对稳定的内部电流。那么，地球内部为什么会长期稳定地带电、并存在一个相对稳定的内部电流呢？ 据分析，地球内部地幔的半径约为2900公里，温度大约在1500～3000℃之间，压力为50万～150万个大气压，地核的半径约为3500公里，温度在5540℃左右，压力大约为350万个大气压。在通常情况下，构成宏观物体的每个原子所带的正电量和负电量是等值的，这样，经中和后的宏观物体就不带电了。但由于地核及地幔下部物质受到的压力作用较大，温度也较高，笔者认为，一个在常温低压状态下被公认的常识，宏观物体不能自发地稳定带电的观点将不再成立，即在天体内部的高压状态下，物质都是带电量不等的离子体，高温等离子体、低温等离子体的“相等”是不可能的。 磁流体发电的实验表明，在上千度以上的温度状态下，物质中少量原子中的电子可以克服原子核引力的束缚而变成自由电子，同时原子则因失去电子变成带正电的离子，这种状态称之为低温等离子状态。地核的温度在5540℃左右，如此高的温度势必会使地核中少量原子的电子克服原子核引力的束缚，变成自由电子，同时令构成地核的少量原子失去电子变成带正电的离子，在压力不是很高的状态下，失去电子的原子及克服原子核引力束缚的自由电子通常以等离子状态存在，原子核的引力作用及热运动使自由电子不能长期与失去电子的原子脱离开来。但是，当物质是在超高压作用下以密度极大的状态存在时，克服原子核引力束缚的电子，将在地核压力产生的巨大挤压力作用下，趋于飘浮到地核与地幔的交界处，造成克服原子核引力束缚的自由电子与失去电子的原子长期脱离开来，笔者将这种现象称之为热压电效应。由于地核内部的原子总量非常巨大，可以产生大量的被分离电荷。 原子最外层电子云的分布几率，会受到邻近原子中电子的静电排斥作用，由于地核中物质所受压力作用较高，物质密度较大，受到邻近原子中电子的静电排斥作用也相应较强，原子的最外层电子云会部分地失去围绕原子核运动的空间，使原子最外层电子的分布向原子外扩张。与常压状态下金属中可自由运动的自由电子不同，在超高压压力作用下失去围绕原子核运动空间的电子，也不能在地核中其它邻近原子之间自由运动。由于整个地核的压力都较高，因此，地核中少量原子最外层电子云的分布几率将一直延伸到压力较低的地核与地幔交界处甚至地幔中上部。地核中部分以自由电子状态存在的电子在压力作用下，趋于朝压力较低的地核与地幔交界面附近甚至地幔中上部分布，使宏观的地核处于带正电状态，地核与地幔的交界面附近以及地幔中上部处于带负电状态，即发生热压电效应。 原子的基态通常处于较深的负能级状态，较弱的压力作用不能将其激发或电离，但较强的压力作用会以一种令原子最外层电子云运动空间减少的形式，改变原子最外层电子云的分布几率。由于更低的能态已经被其它电子占据，原子最外层电子云只能朝外扩张，使原子最外层电子云的分布几率可以延伸到地核与地幔的交界处甚至地幔中上部，并在地核与地幔的交界处外部形成一个电子壳层。 天体内部的热压电效应主要是将与原子分离的电子挤压出天体内部的高压区，如果电子没有与原子分离，则很难被大量地挤压出天体内部的高压区。 将地核视为一个巨大的带正电荷的原子核，将地核与地幔的交界处外部覆盖整个地核的带负电荷的电子壳层视为一个巨大的带负电荷的电子气海洋，地核所带的正电量和地核周围电子壳层所带的负电量是等值的，这样，经中和后的宏观地球外表就不带电了。电子气的比重极小，在超高压与高温共同作用产生的强大浮力作用下，地核中以离子状态存在的电子克服原子核的库仑作用，趋于飘浮到地核外部，并在浮力作用与地核中所有失去电子的原子的库仑作用相平衡的位置，也即在地核与地幔的交界面附近，形成一个覆盖地核的电子壳层。将地核与电子壳层视为一个巨大的“原子”，地球磁场的产生就与这个巨大 “原子”的存在有关。 必须强调，由于电子具有波动性，每个飘浮到地核外部的电子的分布位置并不是固定不变的，而是有一定的范围，其飘浮的范围甚至有可能一直延伸到地球表面上来，也就是说地球的表面有可能带有负电荷，在我们的周围也应该存在一个可以测量到的电势梯度，但不知为何没有被测量到。 由于电子气海洋的存在，产生了地核与地幔的交界面层。美国的科学家通过实验观察发现，地核的自转与地壳和地幔并不同步。地核与地幔之间接触面积非常巨大，按照“常识”，充满液态岩浆的地核与地幔之间接触面上产生的摩擦力应非常巨大，足以使质量巨大的地核与地幔之间的相对运动在几小时或几分钟的“瞬间”趋于同步，并将其相对运动所具有的动能转化为热能和冲击波，同时在地球内部产生巨大的震动，由于地壳的厚度只有微不足道的几十公里，地核与地幔所具有的动能足以冲破地壳，产生直冲大气层的岩浆巨浪，可地核的旋转运动竟然能在上亿年的时间里与地幔不同步，这是为什么呢？ 众所周知，当原子相互作用形成离子或分子时，有获得特殊稳定构型的倾向，其中最重要的是惰性气体结构。在通常情况下，非惰性气体结构的元素只能以原子结合成分子来形成惰性气体结构，但在大量电子以自由状态存在的电子壳层中，原子会趋于直接与电子结合成具有惰性气体结构的带电粒子，以使系统处于相对较低能量状态。原子直接与以自由状态存在的电子结合成具有惰性气体结构的带电粒子，造成电子壳层中大量原子处于特殊稳定构型的负离子状态。电子壳层中大量电子的静电屏蔽作用，还能令电子壳层中原子之间失去相互作用，不能相互结合生成分子。 根据量子力学理论，存在于具有惰性气体结构原子轨道上的电子的排列不是任意的，电子将趋于由自旋平行且反向的自由电子双双组成电子对。具有惰性气体结构的金属阴离子物质在常温常压下是不存在的，但由于地核与地幔交界面上电子壳层的存在，令地核与地幔接触面上充满了具有惰性气体结构的铁、镍等负离子物质。带有电子的铁、镍等元素的性质非常特殊，由于元素之间没有相互作用，相对运动时产生的摩擦力作用极小，具有惰性气体结构的铁、镍等负离子物质就如同是具有超流动性的液氦。在地核与地幔的接触面上充满了具有超流动性润滑剂的状态下，地核的旋转运动即使与地幔不同步，地核与地幔在“接触面”上产生的摩擦力也是微不足道的。由于具有惰性气体结构的负离子物质具有超流动性，使电子壳层底部的物质不随地幔或地核作同步旋转运动。 有证据表明，地壳及地幔的旋转速度在多种因素影响下会发生变化，但影响地壳及地幔旋转速度的各种因素，有些对地核的旋转运动并不产生同样影响。此外，由于太阳和月亮的引力作用，以及地核内部的铁核、钴核中的稳定同质异能素在高温高压作用下发生同质异能素转化核反应时释放核能的不均匀性，造成覆盖地核表面的电子壳层不同区域存在较大温差，使电子壳层底部的负离子物质发生大规模定向运动，尽管巨大的负离子物质风暴的摩擦力对地核与地幔都微不足道，但由于电子气海洋中的铁、镍等金属负离子物质风暴，造成地核与地幔都不断地有大量物质与电子壳层底部中物质进行交换，并给地核与地幔的旋转运动带来不同影响，经过几十亿年的漫长岁月，就会造成地幔与地核之间的旋转运动不同步。因此，地幔与地核的旋转运动不同步，自然也就不奇怪了。 不难想象，太阳和月亮的引力作用，以及地核内部的铁核、钴核中的稳定同质异能素在高温高压作用下发生同质异能素转化核反应时释放核能的不均匀性，会造成电子壳层中具有超流动性物质的密度及分布发生巨大波动，由此产生的在地核与地幔之间的电子壳层底部中负离子物质大风暴会非常强烈，强烈的负离子物质大风暴又会产生强大的交变电磁场。 将电子壳层中的多余电子视为超自由电子，由于有大量超自由电子和自由电子的存在，按金属导电的经典电子说，电子壳层的电阻由于电子壳层中的原子与超自由电子之间不存在固有的库仑作用联结。当超自由电子和自由电子在外电场的作用下作定向运动时，超自由电子不会通过电磁相互作用将定向运动所具有的能量传递给电子壳层中的原子物质，构成电子壳层的原子物质的无规则热运动也不会影响到超自由电子在外电场的作用下的定向运动，因此，地球内部地核与地幔之间的电子壳层是一个没有电阻的高温超导地层。 根据量子力学理论，电子具有波动性，具有波动性的超自由电子在电子壳层中传播时，由于波长与电子壳层中物质自由电子相差极大，其波长要比电子壳层中物质自由电子大很多，传播时不会受到电子壳层中原子物质散射（或偏析），使超自由电子在电子壳层中的传播不会受到阻碍，因此，电子壳层中的“固有”电阻对波长与其自身的自由电子相差极大的超自由电子的影响是微不足道的。 根据量子力学理论，存在于具有惰性气体结构原子轨道上的电子的排列不是任意的，超自由电子将趋于由自旋平行且反向的电子双双组成电子对。将地核与电子壳层视为一个巨大的“原子”，电子壳层中大量的超自由电子会双双组成大量的电子对，这种电子对组态可使系统的能量降低，形成稳定的结合。于是，在电子壳层中大量的超自由电子将趋于形成电子对组态。由于电子对的惯性质量极小，其热运动不会与电子壳层中的原子产生热能交换，换句话说，超自由电子形成的电子对的热运动不受电子壳层中原子热运动的影响，故利用电子壳层中大量的超自由电子和/或超自由电子组成的超自由电子对来传输电磁场能量，则电子壳层的电阻率将与电子壳层中超自由电子组成的电子对的密度成反比。由于地核的体积极大，温度和压力又相对较高，热压电效应造成电子气海洋中超自由电子组成的超自由电子对的密度极大，电子壳层的导电率极高，堪称是高温超导地层，使得存在于其中的电流就如同存在于超导线圈中的电流那用，可以永不消失地在其中流动，也使得在地球上形成了一个磁场强度较稳定的南北磁极。如上所述，太阳和月亮的引力作用，以及地核内部释放核能的不均匀性，会造成电子壳层中具有超流动性物质的密度及分布发生巨大波动，由此产生的在地核与地幔之间的负离子物质大风暴会非常强烈，强烈的负离子物质大风暴又会产生强大的交变电磁场，使得存在于电子壳层的电流分布发生变化，造成地球磁场的南北磁极发生一种低速运动，这种低速运动在历史上曾经多次造成地球的南北磁极翻转。 天文观测表明，太阳和木星具有很强的磁场，其中木星的磁场强度大约是地球磁场的20---40倍。太阳和木星上的元素主要是氢和少量的氦、氧等这类较轻的元素，其内部并没有大量的铁磁质元素，而地球上则含有大量的铁、钴、镍等铁磁质元素，那么，太阳和木星的磁场为何比地球还强呢？ 众所周知，地核的半径约为3500公里，温度在5540℃左右，压力大约为350万个大气压。而木星内部的温度约为30000℃左右，压力也比地球内部高的多，太阳内部的压力、温度还要更高。热压电效应可在太阳和木星内部产生更加广阔的电子壳层，太阳和木星内部电子壳层的带电量也比地球内部电子壳层的带电量大的多，再加上木星的自转速度较快，其自转一周的时间为9小时56分30秒，木星内部电子壳层的运动的线速度也远高于地球内部的电子壳层，其磁场强度自然也要比地球高的多。 事实上，如果天体的内部温度超过铁、钴、镍的居里点，则天体的磁场强度与其内部是否含有铁、钴、镍等铁磁质元素无关，因为在居里点温度以上，它们的铁磁质性质会发生突变，这时它们已经转化为顺磁质元素了。 正是由于太阳、木星内部的压力、温度远高于地球，因此，太阳、木星上的磁场要比地球磁场强的多。而火星、水星的磁场比地球磁场弱，则说明火星、水星内部的压力、温度远低于地球。 此外，由于中微子具有磁矩，天体的磁场还可能与其引力作用俘获的冷中微子数量的多少有关。众所周知，在宇宙中存在着大量的中微子，其中部分中微子的运动速度相对较低，有可能被天体的万有引力作用俘获，堆积在天体的内部。对于引力较强的天体，其内部被俘获的冷中微子数量会较多，如果冷中微子在弱相互作用下，在天体的内部组合成结构较稳定的暗物质，因其不受“明”物质热运动的影响，其可在天体的内部按照一定顺序方向排列，则也会产生一定强度的磁场。
生活中电磁辐射污染论文类的 供研究者使用生活中的电磁辐射污染及防范【摘 要】如今我们工作、生活在 E 时代,在你每天尽情享受科技带来的便捷 和舒适时,有没有想过,在不知不觉中频率不同的电磁波,在我们周围悄无声息地 构成了一种被称作“ 电子 雾”的浓重污染源,它看不到、听不到、嗅不到、摸 不到,神不知鬼不觉地任意穿透、 “切割”人的身体,如同“幽灵”一样,令人防不 胜防。生活中的电子产品种类十分众多,与我们的生活、工作关系非常密切,我们 与它们接触的时间又比较长,因此,这些电子产品所产生的电磁辐射对人体健康 的影响问题已经越来越受到人们的重视。 那么,什么是电磁辐射污染?它对人体作 用的机理有哪些?如何防范电磁辐射污染?【关键词】电磁辐射污染 电磁辐射污染机理 电磁辐射污染防范1831 年英国 科学 家法拉第应用电磁感应的方法,使磁场中的导体在一定 条件下产生了感应电流。 这是 19 世纪最伟大的发现之一,随即世界上第一座发电 站的建成标志着人类迈进了电磁辐射的应用时代。一百多年前,电磁辐射已经深 入到了人类生活的方方面面,当今更是进入了一个电磁辐射的高利用时代。 不过,科学历来都是一把双刃剑,时代的进步常常是要付出一定代价的,这种 二律背反的现象已经得到了 历史 的多次验证。 人们在充分享受电磁辐射带来的 方便舒适的同时,也日渐感受到了它的负面效应。如各类各类办公自动化设备、 移动通讯设备、 家用电器迅速进入我们的生活,提高了我们的工作效率,丰富了我 们的精神和物质生活。就在我们的生活前所未有的便捷的同时,我们所使用的高 科技产品所产生的电磁辐射,又成为继室内空气污染、放射性污染和噪音污染之 后的又一室内环境污染。特别是近些年来,国内外媒体上屡屡报道的有关电磁辐 射对人体有害,更是让人们感觉到了来自电磁辐射的威胁,以致于很多人一提起 它,就有一种莫名的痛恨和恐惧。1 电磁辐射污染: 所谓电磁辐射污染是指高压电、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发 射塔和电子仪器、医疗设备、自动化设备及微波炉、收音机、电视机、电脑、手 机等工作时产生的各种不同波长频率的电磁波。 人体如果长期暴露在超过安全的 电磁辐射剂量的电磁辐射下,细胞就会被杀伤或杀死。随着信息技术产品的不断 丰富,电磁辐射污染已经成为危害人们工作和生活的辐射污染的重要类型之一。 另一个方面,信息技术要依靠电磁波,而电磁波极容易被干扰和破坏,由此会带来 一些垃圾信息、有害信息的侵害,这也是电磁辐射污染的一个方面。电磁辐射会 造成所谓的“电磁污染”,人们也叫它电子“烟雾”或电子垃圾,即电磁辐射的强 度超过人体或环境所能承受的限度所产生的危害现象。它无色、无味、无形、无 踪,无任何感觉,可穿透包括人体在内的多种物质,无处不在,被科学家称为 “电子 垃圾”或“电子辐射污染”,有专家称这是继大气污染,水污染和噪音污染的第四 污染。2 电磁辐射对人体作用机理人体是导体,可以吸收电磁场的能量。 在电磁场的作用下,人体的分子会发生 取向排列,在分子排列过程中相互碰撞消耗磁场能而转化为内能,引起热效应。 电 磁场强度越大,则热效应越明显;电磁振荡频率越高,热效应越明显,即电磁辐射 对人体的作用:微波>超短波>短波>中波>长波。 而且干扰人体生物电信息的传递。 科学实验已表明,电磁辐射污染对人体的危害主要为两个方面——致热作用和非 致热作用。 致热作用致热作用是指电磁波穿透生物体表层,直接对肌体内部组织 “加热” (如同微波炉加热食品一样),即在高频电磁波作用下,物质的温度会发生改变。 高 频电磁波的致热作用会对生物体产生影响,从而对人体造成严重的伤害,导致乳 腺癌、阳痿、流产、胎儿畸形等疾病。 非致热作用非致热作用主要是指电磁波对人体植物神经系统的危害,造成心 悸、脱发、心动过缓、血压降低和妇女月经失调等疾病。有一个典型的实验是这 样做的:从鸡雏、猫的体内摘取出大脑皮质,用调制后的特高频、甚高频电磁波对 其进行照射,发现有钙离子析出。钙离子是生物体内信息传递、免疫系统工作和 细胞繁殖不可缺少的物质,它的浓度变化必然会对生物体产生影响。3 生活中电磁辐射污染的防范 现代 生活,处处离不开与 电子 设备打交道。能制造电磁辐射污染的污染 源无处不在,电脑、打印机、复印机、手提电话、无线电仪器等无不产生对身体 不利的电磁辐射波;与日常生活有关的如电视机、音响、洗衣机、电冰箱、空调、 微波炉等均能产生各种数量不等的电磁干扰,我们如何防护呢? 生活中怎样才能防止和减少室内电磁辐射污染呢? 中国 室内装饰协会室内 环境监测中心的专家提醒大家注意以下几点: 在购买电子产品是应注意证实该产品是否已经通过了 CCC 认证(国家对电子 电磁兼容性的安全认证);尽量减少对高辐射产品的使用;尽量使用低辐射的产品, 如低辐的电视机、微波炉、电脑等;尽量使用坐机拨打电话,少用手机拨打电话。 手机接通瞬间释放的电磁辐射最大,最好在铃声响过一两秒或两次铃声之间接听, 使用时头部和手机天线的距离尽量远一些。 有人说了,不买家电或是有也束之高阁不再用,污染不就没有或减少了嘛。 好 倒是好,可是要没了它们,咱们的生活就该倒退回从前的艰苦时代了。 恐怕没人愿 意放弃好生活而去过苦日子吧,多学几招防范措施才是现实可行之策。例如: 不要把家电摆放得过于集中,以免使自己暴露在超限量辐射的危险之中。特 别是一些易产生电磁波的家电,如电视、电脑、冰箱、收音机等,最好不要集中摆 放在卧室里。 要避免长时间使用家用电器、手机等,还要尽量避免同时启用多种家电。与 家电保持安全距离很有必要。距离越远,受电磁波侵害就越小。 彩电的安全距离是荧光屏宽度的 5 倍左右,日光灯为 2～3 米,微波炉开启之 后要离开至少 1 米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉。 电器暂停使用时,最好不让 它们处于待机状态,因为此时可产生较微弱的电磁场,长时间也会产生辐射积累。 还有一招就是吃东西。多食用胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心菜、 瘦肉、动物肝脏等富含维生素 A、C 和蛋白质的食物,加强机体抵抗电磁辐射的能 力。 居住、工作在高压线、雷达站、电视台、电磁波发射塔附近的人,佩带心脏起搏器有条件的应配备阻挡电磁辐射的屏蔽防护服。 电视、电脑等有显示屏的电器设备可安装电磁辐射保护屏,使用者还可配戴 防辐射眼镜。 显示屏产生的辐射可能导致皮肤干燥,加速皮肤老化甚至导致皮癌, 因此在使用后应及时洗脸。 注间电磁辐射污染的环境指数。有关专家提醒,5 种人特别要注意这一条,第 一是生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁发射塔附近的 人员;第二是经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员;第三是生活 在现代电器自动化环境中的工作人员;第四是佩戴心脏起搏器的患者;第五是生 活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及病患者等,都应该了解室内电磁辐射污染 的程度,如果环境中电磁辐射污染比较高,就必须采取相应的措施。 对于 E 时代下的又一现代污染———电磁辐射已经被联合国人类环境大会 列入必须控制的造成公害的主要污染物之一。记得吗?我们的儿歌里曾把站着几 只小麻雀的高压线比作五线谱,那曾是城市里最美的图画。可时过境迁,如今,因 为怀疑围绕在居民区周围的高压线释放出的电磁辐射会损害人体健康,高压线的 建设者们屡次亮相听证会甚至法庭,争端大有愈演愈烈之势。 一些专家说,人类认 识世界是一个渐进的过程,许多问题还有待 科学 研究的进一步深入和时间的考 验。目前,不管学术界的争论如何激烈,现存的、引起很大争执的问题应该及时得 到解决。首先,应该及时推出直接关系到公众健康的产品标准。第二、对于已有 标准的产品,应该加强监管力度,特别是列入 3C 认证目录的产品。第三,应该制定 相关的 法律 、法规以及时解决目前引起争端的事件。当然,对于我们普通人也 要适当改变一下生活方式。 如尽量用更多的时间到户外活动,到乡村去,到田野去, 接近大 自然 ,享受大自然。参考 文献 [1]《宇宙、地球和大气》[美].I.阿西摩夫著科学出版社. [2]《电磁波工程》朱建清,著.国防科技大学出版社.
电磁，物理概念之一，是物质所表现的电性和磁性的统称。如电磁感应、电磁波等等。电磁是丹麦科学家奥斯特发现的。电磁现象产生的原因在于电荷运动产生波动，形成磁场，因此所有的电磁现象都离不开磁场。电磁学是研究电磁和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。电磁是能量的反应是物质所表现的电性和磁性的统称，如电磁感应、电磁波、电磁场等等。所有的电磁现象都离不开磁场；而磁场是由运动电荷产生的。运动电荷可以产生波动。其波动机理为：运动电荷e运动时，必然受到其毗邻e地阻碍，表现为运动电荷带动其毗邻1向上运动，即毗邻随同运动电荷e一起向上运动；当毗邻1向上运动时，必然受到其自身毗邻1地阻碍，表现为毗邻1带动其自身毗邻向上运动，即毗邻2随同毗邻1一起向上运动。这样以此向前传播，形成波动。显然，真空中这种波动的传播速度为光速。
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光电效应首先由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年发现，对发展量子理论及提出波粒二象性的设想起到了根本性的作用。
菲利普·莱纳德用实验发现了光电效应的重要规律。
阿尔伯特·爱因斯坦则提出了正确的理论机制。
1839年，年仅十九岁的亚历山大·贝克勒尔（Alexandre Becquerel），在协助父亲研究将光波照射到电解池（electrolytic cell）所产生的效应时，发现了光生伏打效应。
虽然这不是光学效应，但对于揭示物质的电性质与光波之间的密切关系有很大的作用。
威勒毕·史密斯（Willoughby Smith）于1873年在进行与水下电缆相关的一项任务，测试硒圆柱高电阻性质时，发现其具有光电导性，即照射光束于硒圆柱会促使其电导增加。
海因里希·赫兹
1887年，德国物理学者海因里希·赫兹做实验观察到光电效应、电磁波的发射与接收。
在赫兹的发射器里有一个火花间隙（spark gap），可以借着制造火花来生成与发射电磁波。
在接收器里有一个线圈与一个火花间隙，每当线圈侦测到电磁波，火花间隙就会出现火花。
由于火花不很明亮，为了更容易观察到火花，他将整个接收器置入一个不透明的盒子内。
他注意到最大火花长度因此减小。
为了理清原因，他将盒子一部分一部分拆掉，发现位于接收器火花与发射器火花之间的不透明板造成了这屏蔽现象。
假若改用玻璃来分隔，也会造成这屏蔽现象，而石英则不会。
经过用石英棱镜按照波长将光波分解，仔细分析每个波长的光波所表现出的屏蔽行为，他发现是紫外线造成了光电效应。
赫兹将这些实验结果发表于《物理年鉴》，他没有对该效应做进一步的研究。
紫外线入射于火花间隙会帮助产生火花，这个发现立刻引起了物理学者们的好奇心，其中包括威廉·霍尔伐克士（Wilhelm Hallwachs）、奥古斯图·里吉（Augusto Righi）、亚历山大·史托勒托夫（Aleksandr Stoletov）等等。
他们进行了一系列关于光波对于带电物体所产生效应的研究调查，特别是紫外线。
这些研究调查证实，刚刚清洁干净的锌金属表面，假若带有负电荷，不论数量有多少，当被紫外线照射时，会快速地失去这负电荷；假若电中性的锌金属被紫外线照射，则会很快地变为带有正电荷，而电子会逃逸到金属周围的气体中，假若吹拂强风于金属，则可以大幅度增加带有的正电荷数量。
约翰·艾斯特（Johann elster）和汉斯·盖特尔（Hans Geitel），首先发展出第一个实用的光电真空管，能够用来量度辐照度。
艾斯特和盖特尔将其用于研究光波照射到带电物体产生的效应，获得了巨大成果。
他们将各种金属依光电效应放电能力从大到小顺序排列：铷、钾、钠钾合金、钠、锂、镁、铊、锌。
对于铜、铂、铅、铁、镉、碳、汞，普通光波造成的光电效应很小，无法测量到任何效应。
上述金属排列顺序与亚历山德罗·伏打的电化学排列相同，越具正电性的金属给出的光电效应越大。
汤姆孙量度粒子荷质比的光电效应实验装置。
当时研究“赫兹效应”的各种实验还伴随着“光电疲劳”的现象，让研究变得更加复杂。
光电疲劳指的是从干净金属表面观察到的光电效应逐渐衰微的现象。
根据霍尔伐克士的研究结果，在这现象里，臭氧扮演了很重要的角色。
可是，其它因素，例如氧化、湿度、抛光模式等等，都必须纳入考量。
1888至1891年间，史托勒托夫完成了很多关于光电效应的实验与分析。
他设计出一套实验装置，特别适合于定量分析光电效应。
借助此实验装置，他发现了辐照度与感应光电流的直接比例。
另外，史托勒托夫和里吉还共同研究了光电流与气压之间的关系，他们发现气压越低，光电流变越大，直到最优气压为止；低于这最优气压，则气压越低，光电流变越小。
约瑟夫·汤姆孙于1897年4月30日在大不列颠皇家研究院（Royal Institution of Great Britain）的演讲中表示，通过观察在克鲁克斯管里的阴极射线所造成的萤光辐照度，他发现阴极射线在空气中透射的能力远超一般原子尺寸的粒子。
因此，他主张阴极射线是由带负电荷的粒子组成，后来称为电子。
此后不久，通过观察阴极射线因电场与磁场作用而产生的偏转，他测得了阴极射线粒子的荷质比。
1899年，他用紫外线照射锌金属，又测得发射粒子的荷质比为×10emu/g，与先前实验中测得的阴极射线粒子的数值×10emu/g大致符合。
他因此正确推断这两种粒子是同一种粒子，即电子。
他还测出这粒子所载有的负电荷 。
从这两个数据，他成功计算出了电子的质量：大约是氢离子质量的千分之一。
电子是当时所知质量最小的粒子。
匈牙利物理学家菲利普·莱纳德
菲利普·莱纳德于1900年发现紫外线会促使气体发生电离作用。
由于这效应广泛发生于好几厘米宽区域的空气，并且制造出很多大颗的正离子与小颗的负离子，这现象很自然地被诠释为光电效应发生于在气体中的固体粒子或液体粒子，汤姆孙就是如此诠释这现象。
1902年，莱纳德又发布了几个关于光电效应的重要实验结果。
第一，借着变化紫外光源与阴极之间的距离，他发现，从阴极发射的光电子数量每单位时间与入射的辐照度成正比。
第二，使用不同的物质为阴极材料，可以显示出，每一种物质所发射出的光电子都有其特定的最大动能（最大速度），换句话说，光电子的最大动能于光波的光谱组成有关。
第三，借着调整阴极与阳极之间的电压差，他观察到，光电子的最大动能与截止电压成正比，与辐照度无关。
由于光电子的最大速度与辐照度无关，莱纳德认为，光波并没有给予这些电子任何能量，这些电子本来就已拥有这能量，光波扮演的角色好似触发器，一触即发地选择与释出束缚于原子里的电子，这就是莱纳德著名的“触发假说”（triggering hypothesis）。
在那时期，学术界广泛接受触发假说为光电效应的机制。
可是，这假说遭遇到一些严峻问题，例如，假若电子本来在原子里就已拥有了逃逸束缚与发射之后的动能，那么，将阴极加热应该会给予更大的动能，但是物理学者做实验并没有测量到任何不同结果。
英姿焕发的爱因斯坦在1905年（爱因斯坦奇迹年）发表了六篇划时代的论文。
1905年，爱因斯坦发表论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》，对于光电效应给出另外一种解释。
他将光束描述为一群离散的量子，现称为光子，而不是连续性波动。
对于马克斯·普朗克先前在研究黑体辐射中所发现的普朗克关系式，爱因斯坦给出另一种诠释：频率为 的光子拥有的能量为 ；其中， 因子是普朗克常数。
爱因斯坦认为，组成光束的每一个量子所拥有的能量等于频率乘以普朗克常数。
假若光子的频率大于某极限频率，则这光子拥有足够能量来使得一个电子逃逸，造成光电效应。
爱因斯坦的论述解释了为什么光电子的能量只与频率有关，而与辐照度无关。
虽然光束的辐照度很微弱，只要频率足够高，必会产生一些高能量光子来促使束缚电子逃逸。
尽管光束的辐照度很强劲，假若频率低于极限频率，则仍旧无法给出任何高能量光子来促使束缚电子逃逸。
爱因斯坦的论述极具想像力与说服力，但却遭遇到学术界强烈的抗拒，这是因为它与詹姆斯·麦克斯韦所表述，而且经过严格理论检验、通过精密实验证明的光的波动理论相互矛盾，它无法解释光波的折射性与相干性，更一般而言，它与物理系统的能量“无穷可分性假说”相互矛盾。
甚至在实验证实爱因斯坦的光电效应方程正确无误之后，强烈抗拒仍旧延续多年。
爱因斯坦的发现开启了的量子物理的大门，爱因斯坦因为“对理论物理学的成就，特别是光电效应定律的发现”荣获1921年诺贝尔物理学奖。
图为密立根做光电效应实验得到的最大能量与频率关系线。
竖轴是能够阻止最大能量光电子抵达阳极的截止电压，P是逸出功，PD是电势差（potential difference)。
爱因斯坦的论文很快地引起美国物理学者罗伯特·密立根的注意，但他也不赞同爱因斯坦的理论。
之后十年，他花费很多时间做实验研究光电效应。
他发现，增加阴极的温度，光电子最大能量不会跟着增加。
他又证实光电疲劳现象是因氧化作用所产生的杂质造成，假若能够将清洁干净的阴极保存于高真空内，就不会出现这种现象了。
1916年，他证实了爱因斯坦的理论正确无误，并且应用光电效应直接计算出普朗克常数。
密立根因为“关于基本电荷以及光电效应的工作”获颁1923年诺贝尔物理学奖。
根据波粒二象性，光电效应也可以用波动概念来分析，完全不需用到光子概念。
威利斯·兰姆与马兰·斯考立（Marlan Scully）于1969年证明这理论。
参考文献1 J . C. Knight , T. A. Birks , P. St . J . Russell et al . . All2silicasingle2mode optical fiber with photonic crystal cladding [ J ] . Opt .Lett . , 1996 , 21 (19) :1547～15492 Jinendra K. Ranka , Robert S. Windeler , Andrew J . continuum generation in air2silica microstructure optical fiberswith anomalous dispersion at 800 nm [J ] . Opt . Lett . , 2000 , 25(1) :25～273 J . C. Knight , J . Arriaga , T. A. Birks et al . . Anomalousdispersion in photonic crystal fiber [ J ] . I EEE Photon. Technol .Lett . , 2000 , 12 (7) :807～8094 N. I. Koroteev , S. A. Magnitskii , A. V. Tarasishin et al . .Compression of ultrashort light pulses in photonic crystals : whenenvelopes cease to be slow [J ] . Opt . Commun. , 1999 , 159 :191～2025 Sun Jinghua , Zhang Ruobing , Wang Qingyue et al . . High2average2power self2mode2locked Ti ∶sapphire laser self2started by asemiconductor saturable absorber mirror [J ] . Acta Optica Sinica ,2001 , 21 (8) :1019～1021孙敬华,章若冰,王清月等1 半导体可饱和吸收镜启动的高功率飞秒掺钛蓝宝石激光器[J ] 1 光学学报, 2001 , 21 ( 8) : 1019 ～10211 Emerging Technologies Wor king Group , Fiber Optic SensorWor king Group . Optical Cur rent Tra nsducer f or Power Sys2tem :A Review. I EEE t ra ns on Power Delivery , 1994 , 9 ( 4) : 1778～1 7882 Ning Y N , Wa ng Z P , Palmer A W. Recenr p rogress in opticalcur rent sensing technique . Rev Sci Inst rum ,1995 ,66 (5) :3 097～3 1113 Kobayashi A , Higaki M , et al. Development and f ield test evaluation ofop tical cur rent and voltage t ransduce r f or gas insulated sweache r [ J ] .I EEE t rans on Powe r Delive ry ,1992 ,7 (2) :815～8214 Type OMU optical metering unit [ Z ] . ABB Power Tra nsmis2sion ,May 2000 :38～4545 李红斌,刘延冰,等. 用于110 kV 变电站的光学电流互感器[J ] .华中理工大学学报,1995 ,23 (7) :6～10.
测量探测器滤光片
如何生成论文的引用格式?下面是我整理的关于论文引用格式的相关内容，希望对大家有帮助。
引用参考文献时遇到的问题：论文写完后，要想再插入参考文献，则正文中的应用部分就要逐一修改，非常的不方便。
论文要是比较长的话，也比较容易出错。
解决办法
1）光标移到要插入参考文献的地方，菜单中“插入”—“引用”—“脚注和尾注”。
2）对话框中选择“尾注”，所在位置建议选“文档结尾”。
编号格式中选阿拉伯数字。
3）确定后在该处就插入了一个上标“1”，而光标自动跳到文章最后，前面就是一个上标“1”，这就是输入第一个参考文献的地方。
4）将文章最后的上标“1”的格式改成需要的格式(记住是改格式，而不是将它删掉重新输入，否则参考文献以后就是移动的位置，这个序号也不会变)，再在它后面输入所插入的参考文献。
5）对着参考文献前面的“1”双击，光标就回到了文章内容中插入参考文献的地方，可以继续写文章了。
6）在下一个要插入参考文献的地方再次按以上方法插入尾注，就会出现一个“2”(Word已经自动为你排序了)，继续输入所要插入的参考文献。
7）所有文献都引用完后，你会发现在第一篇参考文献前面一条短横线(页面视图里才能看到)，如果参考文献跨页了，在跨页的地方还有一条长横线，这些线无法选中，也无法删除。
这是尾注的标志，但一般科技论文格式中都不能有这样的线，所以一定要把它们删除。
8）切换到普通视图，菜单中“视图”——“脚注”，这时最下方出现了尾注的编辑栏。
9）在尾注右边的下拉菜单中选择“尾注分隔符”，这时那条短横线出现了，选中它，删除。
10）再在下拉菜单中选择“尾注延续分隔符”，这是那条长横线出现了，选中它，删除。
11）切换回到页面视图，参考文献插入已经完成了。
这时，无论文章如何改动，参考文献都会自动地排好序了。
如果删除了，后面的参考文献也会自动消失，绝不出错。
需要注意的问题(以下是自己的实战总结)：
1.如果同一个参考文献两处被引用，只能在前一个引用的地方插入尾注，不能同时都插入。
这样改动文章后，后插入的参考文献的编号不会自动改动。
解决办法：(1)单击要插入对注释的引用的位置；(2)单击“插入”菜单中的“交叉引用”命令；(3)在“引用类型”框中，单击“脚注”或“尾注”；(4)在“引用哪一个脚注”或“引用哪一个尾注”框中，单击要引用的注释；(5)单击“引用内容”框中的“脚注编号”或“尾注编号”选项；(6)单击“插入”按钮，然后单击“关闭”按钮。
最后要注意：Word插入的新编号实际上是对原引用标记的交叉引用。
如果添加、删除或移动了注释，Word将在打印文档或选定交叉引用编号后按F9键时更新交叉引用编号。
为此可以按“Ctrl+A”选择所有内容后，按“F9”键就可以完成手动更新。
2.参考文献怎么对齐?
若不做任何设置，参考文献为如下格式：
[1] Zhang, ., Gu, Y., Chen, ., 2009. Boundary layer effect in BEM with high order geometry elements using transformation. Computer Modeling in Engineering & Sciences. 45(3), 227–247.
但我们要求参考文献的格式应该为：
[1] Zhang, ., Gu, Y., Chen, ., 2009. Boundary layer effect in BEM with high
order geometry elements using transformation. Computer Modeling in
Engineering & Sciences. 45(3), 227–247.
解决办法：利用Word中的“制表位”功能。
制表位是指光标处文字水平尺寸的位置(一般为距离最左端的位置，默认情况下，按一次Tab键，将在文档中插入一个制表符，其间隔为厘米)。
因此我们可以把光标移到参考文献第一个字符的位置前(Zhang前)，按一次Tab健。
为了使得除第一行以外的各行都于第一行位置相同，可以同样在各行前按Tab健。
要想设置制表符，可以在：格式段落制表符(左下角)修改制表符。
3.不难发现在文档结尾的注上面有一个横线，这是尾注分隔符，去除办法如下：
解决办法：(1)将文档视图切换为“普通视图”，方法是点击屏幕左下角的第一个按钮；
(2)单击菜单“视图”“脚注”，在“尾注”下拉列表框里面选择“尾注分隔符”，然后选中分隔符横线，删除它；
(3)在“尾注”下拉列表框里面选择“尾注延续分隔符”，删除(当尾注出现跨页的情况是会用到“延续分隔符”的)；
(4)再回到“页面视图”。
4.给尾注中的参考文献编号去除上标标志：
你会发现正文和尾注中参考文献都是上标的形式，正文的上标是你想要的，但是尾注中不是你想要的。
修改方式和谱图word一样，选中编号，按快捷键"Ctrl+Shift+=”即可。
也可以选中，右击，字体，效果中上标项的勾去掉。
5.正文中有些引用的地方是类似下面的方式：“文献[8-12]采用...方法”。
解决办法：依次引用，如[8][9][10][11][12]，再将中间的文字隐藏即可。
隐藏的方法：右键点击并执行“字体”命令，在“字体”选项中，勾选“隐藏文字”复选框后单击“确定”按钮即可。
6.怎么样将文中和尾注编号加上方括号?
解决办法：(1)用鼠标或者“Ctrl+Home”回到文档的起始位置；
(2) 菜单“编辑”，“替换”或者直接用“Ctrl+H”打开“查找和替换”对话框；
(3) 在“查找内容”文本框里面输入“^e”(若是脚注时为f)，在“替换为”文本框中输入“[^&]”(尾注、脚注都是它，当然也可)，然后点击“全部替换”效果如下：(一定要区分中英文全半角，另外建议最好都引用完成之后再加方括号，否则会出现一层层方括号)。
7.文中和尾注的标号都已经加上了方括号，但是交叉引用部分还没有加上。
对交叉引用的序号进行处理：
解决办法：(1)菜单“工具”，“选项”，“视图”选项卡，在“显示”部分点选“域代码”，或者直接使用快捷键“Alt F9”显示域代码，可以看见交叉引用的部分已经变成了代码；
(2)菜单“编辑”，“替换”或者直接用“Ctrl+H”打开“查找和替换”对话框；
(3) 在“查找内容”文本框里面输入“^d NOTEREF”，在“替换为”文本框中输入“[^&]”并将光标置于该文本框中，然后点击“高级”按钮，再点击“格式”按钮，在弹出菜单中选择“样式”，接着会打开“查找样式”对话框，选择“尾注引用”样式；(用后需取消才能再次用)。
文献引用与参考文献
学术写作所赋予作者的任务除了写出好文章，还包含相关已发表文献的引用。
对受过教育且具批判性思考逻辑的人来说，无论是来自多具权威的作者或讲者，只要主张不受到支持即便失去价值。
使用文献引用可支持我们所提出的论点，并增加写作的可信度。
文献引用两大原则
文献引用的时机及规则为学术的传统，却鲜少被明确说明，有两大原则：
所有直接从他人文章引述的文字都须注明来源，这是一项绝对的规则，我们没有权利自行决定。
若未附上原始出处的引述文字，则会被视为抄袭，是很严重的学术过失，等同于自己盗用了他人的智慧财产。
因此，只要论文中引用了他人的想法，一律于句尾附上出处。
辩称因为忘记注明引文资讯而造成抄袭，在学术界是无法被接受的。
所有从其他来源取得的重要资讯都需要注明原始出处，原因如下：
将功劳归给提供、或首次发现此资讯者(避免将该资讯呈现为自己的原创成果)；
作者可以不用为资料的正确性或真实性负责；
读者可以根据出处找到更详细、完整的讯息；
介绍此资讯在某一领域中的历史演变。
依情况不同，在考虑过以上理由后，请仔细判断资讯的重要程度。
当引用资讯适用或满足其中一项理由，那就必须标明文献出处。
除非是撰写历史研究论文，否则一般众所皆知的事实并不需要注明原始出处(例如牛顿三大运动定理或马克斯威尔电磁学方程式)。
简单的判定方法为，假设某特定领域中的任何一个大学生都能立即辨认出该事实，那么这个事实便不需要注明出处。
接着我们针对第二点做进一步说明。
假设我们质疑某个资讯的真实性，则应该告诉读者我们质疑的基础，藉由使用on the one hand和 on the other hand 的论述框架来婉转引用两个持有相反意见的权威专家的论点，或者透过讨论其他可能的诠释来提出质疑或化解一部份的质疑。
重点是，我们不能只是丢给读者一堆引用资料，而必须以连贯的方式引领读者根据已知事实导出结论。
即便某项事实无法做出完整解释，我们也有责任告诉读者。
以下形式的论述都需要附上文献出处：
It is commonly believed that . . .
It is widely known that . . .
The conventional wisdom is that . . .
这些论述需要至少一个文献来支撑的原因有二：第一，读者可能不同意该论点，因此我们要能说服读者这是个普遍持有的信念；第二，读者或许不是该领域的专家，因此需要更多资讯来了解作者论述的内容。
应该引用什么样的文献?
引用文献最好来自于已归档的资料(archival material)，包括书籍、学术期刊或其他出版品。
要判断资料来源是否已归档，可以看该资料是否被多数主要技术资料库永久保存。
基本上，任何被列在一般资料库中(例如INSPEC’s Physics和Electrical Engineering Abstracts)的文章都可被确认为已归档。
另外，专利报告和政府报告虽不被视为学术资料，但也属于已归档资料。
工程标准(engineering standards)虽然很重要却不属于归档资料。
很少大学图书馆会收藏工程标准，即使有也只是最近期的版本，年代较久远或已撤销的工程标准几乎是不可考。
因此，工程标准并不属于归档资料。
不过，如果您需要引用某个具优良传统的工程实作或性能规格，还是可以引用工程标准。
基本上，作者应该避免引用专利文献(proprietaryliterature，如制造商的应用手册及产品规格表)或商业杂志，这些资讯的有效期都较为短暂且一定不会被归档。
大部分图书馆不太会收藏这些出版品，因为只要有新的版本出来，旧的就会被丢弃。
商业杂志为定期出版的刊物，内含大量的广告以及业者所写关于他们某个产品的文章，内容通常较不客观，仅为谋求制造商之私利。
商业杂志通常为免费发放，对象则是购买杂志中所介绍产品的顾客，与专业机构所发行的期刊是不同的。
期刊通常会请两到三个专家在文章发表之前进行审查，以确保文章正确性(此过程称为同侪审查)；而商业杂志所发表的内容则仅遵照编辑或厂商的需求。
此外，期刊收入来源主要为读者们的订阅费，商业杂志则依靠广告收入支撑其运作，这意味着期刊是对专业读者负责，商业杂志则对广告商负责。
网路同样也不属于可归档的资料来源。
在网路上，作者可以自行增减或修改他们的文章，导致资料的不稳定性。
当作者迁移时，甚至可能将网站内容从当地网路连线服务提供者或大学移除。
另外，网站管理员有时会重新整理资料夹或重新命名资料档，所以只有网域名称是维持不变的。
除了资料的不稳定性之外，网路上的资讯也不可靠，因为不像书籍和学术期刊有经过同侪审查。
引文和参考文献之格式
参考文献有许多不同的格式写法，通常各期刊的写作指南中都会有详细说明，作者应该在开始写作前详读写作指南，找出正确格式并依其撰写。
若您欲投稿的期刊并没有针对参考文献格式作出明确规范，您可参考以下建议格式。
在文章中引用某个文献时注明其出处，包含作者姓氏和出版年，有时也可附上资料所在页码。
例如：
A general survey of the XYZ techniqueshas been published (Smith, 2014）
Smith (2014) wrote a general survey ofXYZ techniques.
One should avoid using a ABC device ina DEF situations (Smith, 2014, p. 23）
接着在文章结尾处附上完整参考文献列表，以作者姓氏的字母顺序排列；当引用同一位作者两篇以上的著作时，则依照时间顺序排列。
例如：Smith, , Title of paper, Publisher name, 121 pp., 2014.
如果在引用的文献中，某位作者在同年发表了超过一项作品(例如2014年)，则最早发表的作品为2014a，接着是2014b、2014c… 以此类推。
在文章结尾处的参考文献也照同样的顺序排列。
文章结尾处的参考文献需要遵守以下格式撰写：
Sam Smith所写的'一本书：Smith, S., Title of Book, publisher, total number of pages, year ofpublication.
如果此书并非第一版，则须将它的版本(第二或第三版)放入(例如 2nded. 或 3rd ed.)。
Sam Smith所写的某篇期刊内的文章：Smith, S., “Title of Paper” , Title of Journal, volume number: first page-last page, month andyear of publication.
Sam Smith放在网路上的文章：
Smith, S., Title of Document, URL, dateof last revision.
The URL should include “http://”, “ftp://”, or “telnet://”.
其他种类文献的呈现方式也差不多，重要的是一定要包含作者姓名、标题和出版年份。
其他能够帮助我们在图书馆搜寻或是购买该文献的资讯(例如目录编号)，也可包含在参考文献中。
文献标题应以斜体或底线标示，但现在大多以斜线标示。
此外，引用书籍和期刊文章时，若要标明特定页数，应标明于文章内(亦即在引文之后)，例如(Smith, 2014, p. 104)，而非参考文献列表中(文章结尾处)。
使用此种格式的理由
以下期刊均采用上述建议格式：
Journal of Physics
American Scientist
Radio Science
The Journal of Comparative Neurology
Journal of Geophysical Research
Quarterly Journal of the RoyalMeteorological Society
传统上习惯以编号来标注引文出处(例如将某段引文标注为[6])；相较于此，上列建议格式有以下数个优点：
若使用传统格式，读者要翻到文章最后面去看文献编号所代表的文献，也就是说需要同时对照两个页面。
对于熟悉某些文献的读者来说，他或许可以直接透过作者和出版年份辨认出该文献，而若以编号取代作者姓氏和文献年份，则对读者没有太大意义，他仍需对照参考文献的部分才能找到该文献。
我们提供的建议格式使作者能更轻松的撰写论文，因为文献引用与该文献所处的文章位置没有任何关联，即使作者重新移动段落或新增别的内容也不需要修改文献格式。
但若作者使用传统的文献格式，一旦更动文章内容便需要从头到尾重新调整所有的文献编号。
我们偏好使用建议格式，因为能轻易重新安排、插入、修改论文草稿，而不需要改变参考文献的排列顺序。
建议格式让熟悉文献资讯的作者能轻易确认文献引用的正确性。
事实上，期刊编辑并不在乎何种文献引用格式能减轻作者负担，但采用较简单容易的引用格式真正的目的是为了减少文献引用的错误，毕竟错误会让文献引用失去价值。
文章通常在经过反覆修改后都能达到更好的品质，因此我们鼓励作者多修改文章，而采用我们建议的格式能避免作者因修改文章却忘记修改文献编号所带来的负面影响。
引用尚未读过的文献
当作者在注脚或内文中放入某个文献，读者通常会认定作者曾阅读过该文献。
而当作者想引用某本书(或文章)所提到的事实或观点，却无法取得其原始出处、或该原始作品为某外国语言时，又该如何引用此事实?
例如，Sam Smith 在 A General Theory of XYZ 一书中的第132页提到某个事实并注明了出处：Thomas Chang, “XYZ is Great,” Transactions of the China Academy of XYZ, Vol. 18, p. 346,published in the year 1818.
当我们想引用该事实却找不到Chang的文章时，我们的引用方式可能会是：Thomas Chang, “XYZ is Great,” Transactions of the China Academy of XYZ, Vol. 18, p. 346, (1818）Cited in Richard Smith, A General Theory of Stuff, at p. 132, Oxford UniversityPress (2007）
但是，如果您认为 Smith 作为该领域表现卓越的现代学者，他记录了Chang的发现这件事情，比Chang这个作者更为重要，则您的引用方式可能会是如此：Sam Smith, A General Theory of XYZ, at p. 132, Oxford UniversityPress, 2007. Citing Thomas Chang, “XYZ is Great,” Transactions of the China Academy of XYZ, Vol. 18, p. 346, 1818.
事实上学术领域中还有很多不同的引文注脚和参考文献编写格式，当中，Cited这个字也可以改成 Quoted 或任何适合的字。
如果您选择采用我们建议的引文格式，则您在文章中可以这样写：Chang (1818) observed that . . .
在参考文献列表则写：Thomas Chang, “XYZ is Great,” Transactions of the ChinaAcademy of XYZ, Vol. 18, p. 346, 1818. Cited in Richard Smith, A General Theoryof Stuff, at p. 132, Oxford University Press, 2007.
而如果 Smith 引用 Chang 的文章这一项事实比 Chang 的作品更为重要，则可以改成这样：Smith’s (2007, p. 132) authorative review ofthe subject cites Chang (1818) as the first to observe that . . .或Smith (2007, p. 132) mentions thatChang (1818) observed . .
电磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有著紧密关系，广义的电磁学可以说是包含电学和磁学，但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。 主要研究电磁波，电磁场以及有关电荷，带电物体的动力学等等。电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典，是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。电动力学这样一个术语使用并不是非常严格，有时它也用来指电磁学中去除了静电学、静磁学后剩下的部分，是指电磁学与力学结合的部分。这个部分处理电磁场对带电粒子的力学影响。电磁学的基本理论由19世纪的许多物理学家发展起来，麦克斯韦方程组通过一组方程统一了所有的这些工作，并且揭示出了光作为电磁波的本质。电磁学的基本方程式为麦克斯韦方程组，此方程组在经典力学的相对运动转换（伽利略变换）下形式会变，在伽里略变换下，光速在不同惯性座标下会不同。保持麦克斯韦方程组形式不变的变换为洛伦兹变换，在此变换下，不同惯性座标下光速恒定。二十世纪初迈克耳孙-莫雷实验支持光速不变，光速不变亦成为爱因斯坦的狭义相对论的基石。取而代之，洛伦兹变换亦成为较伽利略变换更精密的惯性座标转换方式。静磁现象和静电现象很早就受到人类注意。中国远古黄帝时候就已经发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。系统地对这些现象进行研究则始於16世纪。1600年英国医生威廉·吉尔伯特(William Gilbert，1544～1603)发表了<论磁、磁饱和地球作为一个巨大的磁体>(Demagnete，magneticisque corporibus et de magnomagnete tellure)。他总结了前人对磁的研究，周密地讨论了地磁的性质，记载了大量实验，使磁学从经验转变为科学。书中他也记载了电学方面的研究。
魏立柱;王卓;;基于FDTD的区域电磁场分析[A];第17届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2007年 李童;;Matlab与电磁场算法FDTD[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（上）[C];2006年 孟萃;陈雨生;程建平;刘以农;;瞬态电磁场对双层圆柱腔体耦合效应的三维FDTD数值模拟[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（下册）[C];2006年
电磁波隐身技术的发展黄志洵 【摘要】：论述了“对电磁波隐身”这一研究领域的由来和发展，指出它必将对雷达技术引起一场革命。对于作战用飞行器，本文以美国隐形飞机F—117为例，详细分析了其隐身原理和设计思想。并指出，对飞行器的有关水平宜用两个技术指标加以描绘，即“迎头散射截面平均值”（σa）和“侧向散射截面平均值”（σb）。讨论了吸波材料的作用和应用方法。指出了近年来理论工作的某些动向；特别讨论了导波理论研究对RCS计算（以及降低RCS值）的意义。【关键词】： 雷达散射截面 雷达吸波材料 隐形飞机 飞行器可发现距离 加衬波导 【分类号】：【DOI】：CNKI:SUN:【正文快照】： 电磁波隐身技术的发展黄志洵（广播电视传输系）〔摘要〕论述了“对电磁波隐身”这一研究领域的由来和发展，指出它必将对雷达技术引起一场革命。对于作战用飞行器，本文以美国隐形飞机F—117为例，详细分析了其隐身原理和设计思想。并指出，对飞行器的有关水平宜用两个全文下载： CAJ格式 （推荐） PDF格式 不支持迅雷等加速下载工具，请取消加速工具后下载 阅读器支持所有CNKI文件格式，AdobeReader仅支持PDF格式 平安车险，网购－方便，省钱15%，还有大奖 应届毕业生撰写“英文简历”& 英语面试技巧下载 【引证文献】 中国期刊全文数据库 前1条 1 毛倩瑾,周美玲,陆山,戴瑶;导电高聚物吸波材料的研究进展[J];北京工业大学学报;2004年04期 中国硕士学位论文全文数据库 前2条 1 汪飞艳;溶胶—凝胶法制备Fe/TiO_2复合薄膜及性能研究[D];华中科技大学;2006年 2 邓科;高分子化二茂铁吸波材料的分子设计、合成与性能研究[D];四川师范大学;2007年 【共引文献】 中国期刊全文数据库 前10条 1 张勇军,王龙根,何国瑜;GTEM小室放置被测物后的场分布[J];宇航计测技术;2001年01期 2 黄卡玛,李颖,刘宁,袁渊,陈星,王可,马永东;近年来弱电磁场(波)生物效应机理研究的进展[J];中国医学物理学杂志;2000年01期 3 孟萃,陈雨生,王建国;瞬态电磁场对多孔洞目标耦合规律的数值研究[J];强激光与粒子束;2000年06期 4 汪杰,洪伟;弯曲波导广义散射参数的快速精确计算[J];微波学报;2000年02期 5 刘长军,黄卡玛,胡仲霞,赵翔,袁渊,陈星;化学反应对微波非线性响应的实验研究和数值模拟[J];微波学报;2000年02期 6 邹澎,周晓萍,高宇;利用三维FDTD法分析非对称横电磁波室内场的分布[J];微波学报;2000年03期 7 尹家贤,谭怀英,刘克成;双极化口径耦合微带天线FDTD分析[J];微波学报;2001年01期 8 蔡明娟,李晋文,田立松,何建国;无源微带电路中集总参数元件的FDTD模拟[J];微波学报;2001年02期 9 沈爱国,宋铮,邢军;FDTD近场到远场的时域转换[J];微波学报;2001年03期 10 许锋,洪伟;多元Pade逼近结合FDTD法快速获取柱体宽角度和宽频带RCS[J];微波学报;2001年04期 中国重要会议论文全文数据库 前4条 1 魏立柱;王卓;;基于FDTD的区域电磁场分析[A];第17届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2007年 2 李童;;Matlab与电磁场算法FDTD[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（上）[C];2006年 3 孟萃;陈雨生;程建平;刘以农;;瞬态电磁场对双层圆柱腔体耦合效应的三维FDTD数值模拟[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（下册）[C];2006年 4 徐远哲;高成;常芸芬;周璧华;;三维瞬态电场测量的宽带天线设计[A];全国电磁兼容学术会议论文集[C];2006年 中国博士学位论文全文数据库 前10条 1 徐利军;复杂目标等离子体涂层的散射特性算法研究[D];国防科学技术大学;2006年 2 刘立业;GPR天线和目标的电磁特性分析及数据解译方法研究[D];国防科学技术大学;2005年 3 冯玉田;水中目标声散射特性研究[D];上海大学;2006年 4 冯德山;基于小波多分辨探地雷达正演及偏移处理研究[D];中南大学;2006年 5 郭剑;变电站接地系统冲击特性的全时分析方法研究[D];清华大学;2005年 6 赵永久;吸收边界条件的研究及其应用[D];西安电子科技大学;1998年 7 张晓娟;基于矢量偏微分算子理论的电磁场本征问题研究及应用[D];中国科学院电子学研究所;2000年 8 聂小春;电磁散射混合方法及相关问题研究[D];西安电子科技大学;2000年 9 詹毅;复杂有耗色散地层中的FDTD方法以及在冲击探地雷达中的应用[D];西安电子科技大学;2000年 10 龚杏;微波断层成象重建算法研究[D];浙江大学;2001年 中国硕士学位论文全文数据库 前10条 1 谭晓明;基于时域有限差分法的裂缝天线分析与设计[D];大连海事大学;2008年 2 刘春华;开放系统在地震荷载作用下边界输入技术数值模拟研究[D];重庆交通学院;2004年 3 马国武;毫米波回旋超辐射的机理研究[D];中国工程物理研究院;2007年 4 李庆容;静电放电抗扰度测试平台辐射场研究[D];武汉理工大学;2007年 5 牛颖;双负材料的电磁动态特性研究[D];大连理工大学;2007年 6 唐莹;微波加热CaO-SiO_2体系材料的数值模拟研究[D];武汉理工大学;2007年 7 董亮;一种新型近场光学显微镜成像数值模拟[D];大连理工大学;2008年 8 袁洪;计算电磁学中时域微分方法的数值特性分析与应用[D];南京农业大学;2007年 9 代勇;二维光子晶体的FDTD计算[D];华中科技大学;2006年 10 彭洋;具有截止圆波导的盒形窗的研究[D];电子科技大学;2007年 【同被引文献】 中国期刊全文数据库 前10条 1 邓联文,江建军,何华辉;脉冲激光沉积技术在磁性薄膜制备中的应用[J];材料导报;2003年02期 2 景茂祥;沈湘黔;;纳米磁性金属电磁波吸收剂的研究进展及展望[J];材料导报;2005年12期 3 刘珍,梁伟,许并社,市野濑英喜;纳米材料制备方法及其研究进展[J];材料科学与工艺;2000年03期 4 杨福来;羰基铁的成键、结构、性质、制备及应用[J];抚州师专学报;1996年01期 5 秦友兰,冯斌,王银峰;光纤TiO_2薄膜的制备及理化特性研究[J];功能材料;2002年02期 6 陈国钧,褚维;高技术磁性薄膜及其产品开发[J];金属功能材料;1999年06期 7 刘业磊,姚洪伟,陈刚,刘增欣;TiO_2溶胶的制备与稳定性研究[J];青岛大学学报(工程技术版);2005年02期 8 张姝,赖欣,毕剑,高道江;纳米材料制备技术及其研究进展[J];四川师范大学学报(自然科学版);2001年05期 9 张榕,裔国瑜,任洪梅,阎明;FeSiAl合金磁性薄膜的制备与研究[J];上海海运学院学报;2003年04期 10 薛双喜,王浩,杨辅军,王君安,曹歆,汪汉斌,高云,黄忠兵,冯洁,,赵子强;Ag对CoPt/Ag纳米复合膜的结构与磁性的影响[J];物理学报;2005年11期 中国博士学位论文全文数据库 前2条 1 王学杰;二茂铁基聚合物的合成和性能研究[D];浙江大学;2005年 2 王建军;新型二茂铁基聚合物的合成、表征、交联反应及性能研究[D];浙江大学;2006年 中国硕士学位论文全文数据库 前5条 1 高正娟;颗粒分散体系电磁特性基础研究[D];哈尔滨工程大学;2003年 2 周建萍;高分子化8-羟基喹啉金属配合物的制备及其发光性能的研究[D];湘潭大学;2002年 3 安全长;高分子磁体的表面改性与聚二茂铁甲酰芳胺基硫脲及其配合物的合成与性能研究[D];四川师范大学;2004年 4 彭华乔;主链含二茂铁酰胺缩聚物及其配位聚合物的合成与性能研究[D];四川师范大学;2004年 5 蒋福全;含1，1’-二乙烯基二茂铁作单体的系列共聚物及其配合物的合成，表征和性能分析[D];四川师范大学;2006年 【二级引证文献】 中国期刊全文数据库 前2条 1 马成勇;程海峰;唐耿平;谢炜;;红外/雷达兼容隐身材料的研究进展[J];材料导报;2007年01期 2 王岩;冯玉杰;刘延坤;武晓威;;隐身技术与隐身材料研究进展[J];化学工程师;2006年09期 中国博士学位论文全文数据库 前1条 1 侯进;水滑石、石墨、碳化硅以及铁氧体复合吸波涂层制备与性能研究[D];中国海洋大学;2007年 中国硕士学位论文全文数据库 前5条 1 梁槟星;新型金属陶瓷微波吸收材料的制备与性能研究[D];合肥工业大学;2007年 2 李伟平;导电聚苯胺的制备及其电磁性能的研究[D];大连理工大学;2007年 3 钟己未;新型氧化锌材料的制备、表征及其应用[D];南昌大学;2006年 4 王鹏;新型纳米吸波材料的制备、结构与性能研究[D];山东科技大学;2006年 5 曹芙蓉;复杂目标电磁散射特性分析与应用[D];华中师范大学;2007年 【相似文献】 中国期刊全文数据库 前10条 1 吴振根;;“千呼万唤始出来”——B-2隐形轰炸机揭秘[J];世界知识;1989年03期 2 马丁;;高技术兵器在海湾[J];世界博览;1991年10期 3 徐润君，陈心中;隐形技术的新进展[J];物理;1994年12期 4 时春华;高科技对物理教学的渗透和影响[J];现代物理知识;1994年S1期 5 张永宏 ,张小平;隐形飞机的发展何以举步艰难[J];知识就是力量;1994年06期 6 张昌治 ,邓剑华;独领风骚的F-117A隐身战斗机[J];知识就是力量;1994年07期 7 ;编后记[J];大自然探索;1995年03期 8 榕叶;美试验新隐形战机[J];国外科技动态;1995年08期 9 黄志洵;电磁波隐身技术的发展[J];北京广播学院学报(自然科学版);1996年01期 10 黄志洵;对电磁波隐身[J];电子科技导报;1996年07期 中国重要会议论文全文数据库 前3条 1 卢剑奇;赵拥军;党同心;;虚拟仪器技术在雷达系统测试中的应用[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年 2 杨凯;徐贲;;光量子效应光电侦察新技术研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年 3 刘思力;潘伟;毛宁;;光导开关在超宽带雷达中的应用[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年 中国重要报纸全文数据库 前10条 1 殷世江 孟庆芳 慎言;美军要打全隐形战[N];中国国防报;2001年 2 冯长松 徐家锋 吴俊海;隐形飞机的“克星”[N];中国国防报;2002年 3 都世民 王志闻 黄学爵;隐形飞机能隐形多久？[N];中国国防报;2002年 4 卜金初 司友福;隐形飞机自招“杀身之祸”[N];中国国防报;2002年 5 马庆恒 徐永强;隐形与反隐形技术[N];河北日报;2002年 6 李有林 赵之恩;隐形家族新杀手：隐形导弹[N];解放军报;2003年 7 董洪良 项志明;在看不见的战线[N];科技日报;2003年 8 ;欲捂中国眼 霸手难遮天[N];科技日报;2004年 9 李聪聪;防空导弹五代登科[N];解放军报;2005年 10 王辉 耿海军;信息化战争空中作战新走势[N];解放军报;2005年 找工作－英语简历及面试技巧平安车险，方便，更省15%2010年股市行情推荐相关期刊 >发明与创新(综合版) >飞航导弹 >科学启蒙 >北京广播学院学报(自然科... >少年科学 >国际航空 >现代物理知识 >小学科技 >全球定位系统 >国防相关机构 >江苏省淮安市钦工中学 >空军第五研究所七室 >陆军指挥学院人武系教研室 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电磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有著紧密关系，广义的电磁学可以说是包含电学和磁学，但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。 主要研究电磁波，电磁场以及有关电荷，带电物体的动力学等等。电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典，是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。电动力学这样一个术语使用并不是非常严格，有时它也用来指电磁学中去除了静电学、静磁学后剩下的部分，是指电磁学与力学结合的部分。这个部分处理电磁场对带电粒子的力学影响。电磁学的基本理论由19世纪的许多物理学家发展起来，麦克斯韦方程组通过一组方程统一了所有的这些工作，并且揭示出了光作为电磁波的本质。电磁学的基本方程式为麦克斯韦方程组，此方程组在经典力学的相对运动转换（伽利略变换）下形式会变，在伽里略变换下，光速在不同惯性座标下会不同。保持麦克斯韦方程组形式不变的变换为洛伦兹变换，在此变换下，不同惯性座标下光速恒定。二十世纪初迈克耳孙-莫雷实验支持光速不变，光速不变亦成为爱因斯坦的狭义相对论的基石。取而代之，洛伦兹变换亦成为较伽利略变换更精密的惯性座标转换方式。静磁现象和静电现象很早就受到人类注意。中国远古黄帝时候就已经发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。系统地对这些现象进行研究则始於16世纪。1600年英国医生威廉·吉尔伯特(William Gilbert，1544～1603)发表了<论磁、磁饱和地球作为一个巨大的磁体>(Demagnete，magneticisque corporibus et de magnomagnete tellure)。他总结了前人对磁的研究，周密地讨论了地磁的性质，记载了大量实验，使磁学从经验转变为科学。书中他也记载了电学方面的研究。
电磁学计算方法的研究进展和状态摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。 从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为： 应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤： ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D，并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N） （2）矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕： L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。 在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。 对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到： m＝1，2，3，…此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 （3）时域有限差分方法 时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。 在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。 （4）复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79. 〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996． 现代电子技术
电和磁有何关系 电磁，在许多人的印象里，电和磁就像是一对相生相成、形影不离的孪生兄弟，也像是一对亲密无间、夫唱妻随的美满佳偶。说到电，必然也会说到磁；提到磁，自然也离不开电。如充满宇宙中的电磁波，它们对于我们来说简直就是如雷贯耳，因为它们对宇宙天体和生命物质发挥着极为重要的作用，它们就是电性和磁性的统一体。 电和磁确实有许多相似之处：带电体周围有电场，磁体周围也有磁场；同种电荷相斥，同名磁极也相斥；异种电荷相吸，异名磁极也相吸；变化的电场能激发磁场，变化的磁场也能激发电场；用摩擦的方法能使物体带上电，如果用磁铁的一极在一根铁棒上沿同一方向摩擦几次，也能使铁棒磁化——物理学家法拉第和麦克斯韦为此创立了“电生磁、磁生电”的电磁场理论。 但在19世纪以前，人们始终认为两者是各不相关的。直到19世纪初，科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。法国物理学家库仑就曾经论证过，电和磁是物质的两种截然不同的性质，虽然它们的作用定律在数学上极为相似，但是电和磁是不会相互转化的。库仑的这个看法在当时成了一种权威的理论。 但后来，电与磁之间的联系被发现了，如奥斯特发现的电流磁效应和安培发现的电流与电流之间相互作用的规律。再后来，法拉第提出了电磁感应定律，这样电与磁就连成一体了。 现在我们认为，电和磁是不可分割的，它们始终交织在一起。简单地说，就是电生磁、磁生电。变化的磁场能激发电场，反之，变化的电场也能激发磁场，有电必有磁，有磁才有电。它们总是紧密联系而不可分割的。 电流产生磁场 在“电和磁相互独立”的观点风行欧洲时，丹麦的科学家奥斯特却坚信电与磁之间有着某种联系。经过多年的研究，他终于在1820年发现了电流的磁效应：在一根直导线的附近放一枚小磁针，使磁针和导线平行，当导线中有足够强的电流通过时，磁针突然偏转，并与导线垂直，证明了电流周围存在着磁场。 如果一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手定则”来确定：将右手拇指伸出，其余四指并拢弯向掌心。这时，拇指的方向为电流方向，而其余四指的方向是磁场的方向。实际上，这种直导线产生的磁场类似于在导线周围放置了一圈N、S极首尾相接的小磁铁的效果。 如果有两条通电的直导线相互靠近，会发生什么现象？我们首先假设两条导线的通电电流方向相反。那么，根据上面的说明，两条导线周围都产生圆形磁场，而且磁场的走向相反。在两条导线之间的位置会是说明情况呢？不难想象，在两条导线之间，磁场方向相同。这就好像在两条导线中间放置了两块磁铁，它们的N极和N极相对，S极和S极相对。由于同性相斥，这两条导线会产生排斥的力量。类似地，如果两条导线通过的电流方向相同，它们会互相吸引。 如果一条通电导线处于一个磁场中，由于导线也产生磁场，那么导线产生的磁场和原有磁场就会发生相互作用，使得导线受力。这就是电动机和喇叭的基本原理。 1831年8月，法拉第在软铁环两侧分别绕2个线圈 ，其一为闭合回路，在导线下端附近平行放置一磁针；另一与电池组相连，接开关，形成有电源的闭合回路。实验发现，合上开关，磁针偏转；切断开关，磁针反向偏转，这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到，这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验，把产生感应电流的情形概括为5类：变化的电流， 变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体。并把这些现象正式定名为电磁感应。 如果把一个螺线管两端接上检测电流的检流计，在螺线管内部放置一根磁铁。当把磁铁很快地抽出螺线管时，可以看到检流计指针发生了偏转，而且磁铁抽出的速度越快，检流计指针偏转的程度越大。同样，如果把磁铁插入螺线管，检流计也会偏转，但是偏转方向和抽出时相反。 为什么会发生这种现象呢？我们已经知道，磁铁会向周围的空间发出磁力线。如果把磁铁放在螺线管中，那么磁力线就会穿过螺线管。这时，如果把磁铁抽出，磁铁远离了螺线管，将造成穿过螺线管的磁力线数目减少（或者说线圈内部的磁通量减少）。正是这种穿过螺线管的磁力线数目（也就是磁通量）的变化使得螺线管中产生了感生电动势。如果线圈闭合，就产生电流，称为 电磁感应现象的发现，乃是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力的发展和科学技术的进步都发挥了重要的作用。