麦克斯韦方程组150年：公式也可以很美
麦克斯韦方程组与电磁波理论告诉我们，最革命性的发现往往不是因为你想要它出现才出现的。作者: Marianne Freiberger詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831-1879）刚过去的2015年颇有纪念意义：我们庆祝了爱因斯坦的广义相对论的百周年，然后是乔治·布尔（George Boole）的诞辰200周年生日，他发明的布尔代数推动了现代计算机的发展。然而，不要忘了还有第三件值得纪念缅怀的事：2015年也是麦克斯韦方程组确立150周年，不管是对于我们对宇宙的理解，还是对于现代科技的发展，这一方程组都意义重大。约150年前，苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）找到了联系电与磁的方法，而此前这两者似乎毫无干系。1865年，麦克斯韦发表了一组方程来描述所有的电磁现象，方程组亦被命名为电磁方程组。名字听起来有些奇幻，但电磁现象确与我们的日常生活息息相关：光使我们看见了周边世界，......阅读全文
麦克斯韦（Maxwell）方程组的由来
美国著名物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）曾预言：“人类历史从长远看，好比说到一万年以后看回来，19世纪最举足轻重的毫无疑问就是麦克斯韦发现了电动力学定律。”这个预言或许对吧。可是费曼也知道，麦克斯韦可不是一下子就发现了所有有关电动力学的定律，所以如果一定要选出一个有代表性的时间
麦克斯韦方程组150年：公式也可以很美
麦克斯韦方程组与电磁波理论告诉我们，最革命性的发现往往不是因为你想要它出现才出现的。作者: Marianne Freiberger詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831-1879）刚过去的2015年颇有纪念意义：我们庆祝了爱因斯坦的广义相对论的百周年，然后是乔治·布尔（George Boole）
彩图完美解释：麦克斯韦方程组，太美了！（四）
而量子力学的物质波的概念则在更晚的时候才被发现，特别是对于现代数学与量子物理学之间的不可分割的数理逻辑联系至今也还没有完全被人们所理解和接受。从麦克斯韦建立电磁场理论到现在，人们一直以欧氏空间中的经典数学作为求解麦克斯韦方程组的基本方法。我们从麦克斯韦方程组的产生,形式,内容和它的历史过程中可以看到
彩图完美解释：麦克斯韦方程组，太美了！（一）
麦克斯韦方程组关于热力学的方程，详见“麦克斯韦关系式”。麦克斯韦方程组（英语：Maxwell's equations）是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电磁场的基本方程组。它含有四个方程，不仅分别描述了电场和磁场的行为，也描述了它们之间的关系。麦克斯韦方程组是英国物理学家麦克斯韦在1
彩图完美解释：麦克斯韦方程组，太美了！（二）
麦克斯韦方程组的积分形式:（1）描述了电场的性质。电荷是如何产生电场的高斯定理。（静电场的高斯定理）电场强度在一封闭曲面上的面积分与封闭曲面所包围的电荷量成正比。电场E （矢量）通过任一闭曲面的通量，即对该曲面的积分等于4π乘以该曲面所包围的总电荷量。静电场（见电场）的基本方程之一，它给出了电场强度
彩图完美解释：麦克斯韦方程组，太美了！（三）
麦克斯韦方程组微分形式：式中J为电流密度,，ρ为电荷密度。H为磁场强度,D为电通量密度,E为电场强度，B为磁通密度。上图分别表示为：（1）磁场强度的旋度（全电流定律）等于该点处传导电流密度 与位移电流密度 的矢量和；（2）电场强度的旋度（法拉第电磁感应定律）等于该点处磁感强度变化率的负值；（3）磁感
科学家拓展麦克斯韦方程组指导高速运动
中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长与首席科学家、中科院外籍院士王中林经过数年研究和实验验证，对麦克斯韦方程组进行了成功拓展。拓展型麦克斯韦方程组将麦克斯韦方程组基于静态电磁场理论推广到运动介质的情形，成功拓展了麦克斯韦方程组的运用范围，奠定了运动介质电动力学的理论基础。这是中国科研机构对经典物理
电磁波究竟是如何传播的？一文搞懂麦克斯韦方程组
在之前的文章中，我们多次讲到了 Maxwell 方程组，有从纯数学角度的阐述，也有其产生背景的介绍。那么 今天我们再次介绍一下 Maxwell 方程组。 麦克斯韦方程组的出现，预言了电磁波的存在，也促使了一批批的科学家去探寻电磁波的奥秘，随着赫兹的电火花，开启了无线的大门。我们今天
北京纳米能源所揭示纳米发电机的理论源头
我们今天用的手机是无线通信的典型代表，而无线通信是基于电磁波来传播信息。那电磁波最初是如何被人们认识到的呢？这可以追溯到1861年伟大的英国科学家麦克斯韦提出的麦克斯韦方程组。由于其简洁、完美和对称性，该方程组在物理学十大方程中被誉为第一大方程组。当麦克斯韦根据当时掌握的实验证据推导这些方程式时
Y2T45－电磁波之—光波导－电磁波导－FDTD算法（三）
在每个小格上分析简单：物理光学俩基础，一麦克斯韦方程组 弄傻一批人，二傅里叶变换又弄傻一批人。咱今天这法子，可是没有傅里叶啊，简单多啦。而且把麦克斯韦方程组都切割小块，更简单啦。直观：每个小块都能看出波的动向，在时间上跟演电影一样，就叫直观。傅里叶那频域的东东，只能意会不能言传的，就不叫直观。并行：
波粒二象性的发展历程
惠更斯、牛顿 按照惠更斯原理，波的直线传播与球面传播。 较为完全的光理论最早是由克里斯蒂安·惠更斯发展成型，他提出了一种光波动说。使用这理论，他能够解释光波如何因相互干涉而形成波前，在波前的每一点可以认为是产生球面次波的点波源，而以后任何时刻的波前则可看作是这些次波的包络。从他的原理，可以给出波
COMSOL5.0版本中射线光学模块介绍（一）
最新发布的COMSOL5.0 版本中，新增了用于电磁模拟的射线光学模块。这个可选的附加模块包括几何光学接口，可用于模拟波长远小于模型最小几何实体时的电磁波传播。几何光学接口包含多种特征和可选设定，并且完全支持多物理场仿真。几何光学、波束包络，或全波电磁场?COMSOL Multiphysics 中有
南开大学研究团队提出自旋角动量波预言
近日，南开大学陈省身数学研究所理论物理研究室教授陈景灵课题组在量子物理基本问题方面取得进展。该团队在国际上首次提出“自旋角动量波”这一新概念，并构想了一种基于“狄拉克电子自旋角动量振荡”来产生与探测“自旋角动量波”的思想实验。2023年12月28日，相关研究成果在线发表于Elsevier旗下的《
Y2T45－电磁波之—光波导－电磁波导－FDTD算法（一）
前情是，光是电磁波，电也是电磁波，那很多东西，国华就把他们放一起分析。麦克斯韦方程组：又来了。波导，动起来，就是TE 转TM，TM转TE，电磁一扭一扭的走起来。小时候每次用左手右手的记公式，脑子想着麦大爷走路左右手一摆一摆滴，就像电和磁一扭一扭的走。请出来第三第四方程
光子特性相关概述
从波的角度看，光子具有两种可能的偏振态和三个正交的波矢分量，决定了它的波长和传播方向；从粒子的角度看，光子静止质量为零，电荷为零，半衰期无限长。光子是自旋为1的规范玻色子，因而轻子数、重子数和奇异数都为零。 光子的静止质量严格为零，本质上和库仑定律严格的距离平方反比关系等价，如果光子静止质量不
S.A.谢昆诺夫及其对波导理论的贡献（一）
谢昆诺夫（S.A. Schelkunoff）是国际知名的电磁理论科学家。从1934年解决同轴线内电磁场结构开始，他在后来的三十年内，在工程电磁场、天线理论、波导理论等方面发表了数十篇论文和几本书，提出了许多定理、原理、概念、方法（它们之中有许多早已写人大学教材中），作出了重要的贡献。他使应用数学
电磁场近场和远场的差别（二）
远场和近场类似，远场的起始也没有统一的定义。有认为是2 λ，有坚持说是距离天线3 λ或10 λ以外。还有一种说法是5λ/2π，另有人认为应该根据天线的最大尺寸D，距离为50D2/λ。还有人认为近场远场的交界始于2D2/λ。也有人说远场起始于近场消失的地方，就是前文提到的λ/2π。远场是真正的无线电波
鄂维南院士获颁麦克斯韦奖
2023年8月21日上午，第10届国际工业与应用数学大会（ICIAM 2023）在日本东京早稻田大学正式拉开帷幕。开幕式上，颁发了国际工业与应用数学联合会（ICIAM）六大奖项。 北京大学鄂维南院士因其对应用数学的开创性贡献，特别是在机器学习算法的分析和应用、多尺度建模、稀有事件建模和随机
中国科大首次实现线性方程组量子算法
最近，由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队的陆朝阳、刘乃乐研究小组，在国际上首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验。该研究成果发表在6月7日出版的《物理评论快报》上。 线性方程组广泛地应用于几乎每一个科学和工程领域，包括数值计算、信号处理、经济学和
有关台式电镜的成像方式说明
台式电镜不仅继承了电子大型电镜强大的功能，相对于大型扫描电镜，其自动化程度高，操作简单便捷，维护保养容易，体积小巧，价格低廉，检测速度快，从启动装填样品到测试出结果仅需5分钟左右。还创新的加入了实时能谱分析和实时3D显示的功能，更高效便捷的服务于您的研究和工作。 台式电镜的成像方式在电镜中，
贾文毓：以终为始，学术创新的法门
“以终为始”在管理学界广为人知。它提醒和告诫人们：在做任何事情之前，都要认清方向;不仅要正确地做事，而且要做正确的事。这里将在更加宽泛的意义上使用该词，以引其进入学术创新的讨论之中。 综观科学史不难发现，以终为始是学术创新的重要法门。人们常将学术演进过程视为一场没有终结的接力赛。在这场接力
中科院物理所最有学问的井盖,－文科生看不懂!
本文整理自北京青年报，中科院物理所，募格学术 最近，中国科学院物理所的井盖成了“景点”。 据物理所所长特别助理、综合处处长魏红祥介绍，中科院物理所为了迎接成立90周年所庆和公众科学日的活动，特意策划了一场园区内的井盖涂鸦活动。除了具有艺术美感与设计感外，物理所的专家还从上千个物理学知识点中精
我国解析水波如何单向传播
海洋是人类活动重要场所，如果能灵活控制水波传播方向，减少海浪对相关设备的侵袭，将极大便利人类活动，对海洋环境保护也有积极意义。近日，厦门大学陈焕阳教授课题组借鉴人工表面等离激元的理论方法，在水波局域现象研究取得重要突破，提出水波极化激元新概念，并通过设计的超材料结构实现水波的单向传播。近日，国际期刊
量子纠缠可能并不神秘：用数学解释物理
摘要：在微观物理学中，有许多稀奇古怪的现象，搞得老百姓莫名其妙；其实许多物理学家也只是知其然，却不知其所以然。于是，便有人（甚至是非常牛的科学家）搬出了万能的上帝。下面我们也请出一位真上帝，求它帮我们解释诸如电子能级跃迁、波粒二象性、量子纠缠等微观物理学中最玄幻的三个问题。这位真上帝，名叫数学；它将
一文读懂电磁学发展史（图文版）（二）
有一位物理学家，从理论上总结了人类对电磁现象的认识，创立了电磁学理论，预见了电磁波的存在，在科学上取得了伟大的成就。他的成就可与牛顿和爱因斯坦相提并论，可是很少有人知道他的名字。他的名字叫詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。1831年11月13日，麦克斯韦出生在苏格兰古爱丁堡。恰好是这一年，法拉第发现了感生电
中国科学家实现量子计算机求解线性方程组
近日，由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队的陆朝阳、刘乃乐研究小组，在国际上首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验。 相关成果发表在6月7日出版的《物理评论快报》上，审稿人评价“实验工作新颖而且重要”，认为“这个算法是量子信息技术最有前途的应用之
量子光学的发展规律
到了19世纪，特别在光的电磁理论建立后，在解释光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等与光的传播有关的现象时，光的波动理论取得了完全的成功（见波动光学）。19世纪末和20世纪初发现了黑体辐射规律和光电效应等另一类光学现象，在解释这些涉及光的产生及光与物质相互作用的现象时，旧的波动理论遇到了无法克服的困难。
必备的20个电子线路图盘点（一）
电子技术、无线电维修及SMT电子制造工艺技术绝不是一门容易学好、短时间内就能够掌握的学科。这门学科所涉及的方方面面很多，各方面又相互联系，作为初学者，首先要在整体上了解、初步掌握它。 无论是无线电爱好者还是维修技术人员，你能够说出电路板上那些小元件叫做什么，又有什么作用吗？如果想成为元
光电效应的概念和研究
光电效应示意图：来自左上方的光子冲撞到金属表面，将电子逐出金属表面，并且向右上方移去。 光电效应指的是，照射光束于金属表面会使其发射出电子的效应，发射出的电子称为光电子。为了产生光电效应，光频率必须超过金属物质的特征频率，称为其“极限频率”。举例而言，照射辐照度很微弱的蓝光束于钾金属表面，只要频率
厦门大学团队用变换光学原理造出“人工黑洞”
黑洞是存在于宇宙空间中的一类大质量天体，因引力极大，所有进入其视界内的光和粒子都无法逃逸。受黑洞能够完美吸收视界内物质这一特性启发，研究人员一直希望能够设计一些“人工黑洞”结构，以实现能量收集的最大化。近日，来自厦门大学的陈焕阳教授和陈锦辉副教授研究团队，利用变换光学原理构造了一类可以完全抑制辐射损