麥克斯韋方程組150年：公式也可以很美
麥克斯韋方程組與電磁波理論告訴我們，最革命性的發現往往不是因為你想要它出現才出現的。作者: Marianne Freiberger詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（1831-1879）剛過去的2015年頗有紀念意義：我們慶祝了愛因斯坦的廣義相對論的百周年，然后是喬治·布爾（George Boole）的誕辰200周年生日，他發明的布爾代數推動了現代計算機的發展。然而，不要忘了還有第三件值得紀念緬懷的事：2015年也是麥克斯韋方程組確立150周年，不管是對于我們對宇宙的理解，還是對于現代科技的發展，這一方程組都意義重大。約150年前，蘇格蘭物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）找到了聯系電與磁的方法，而此前這兩者似乎毫無干系。1865年，麥克斯韋發表了一組方程來描述所有的電磁現象，方程組亦被命名為電磁方程組。名字聽起來有些奇幻，但電磁現象確與我們的日常生活息息相關：光使我們看見了周邊世界，......閱讀全文
麥克斯韋（Maxwell）方程組的由來
美國著名物理學家理查德·費曼（Richard Feynman）曾預言：“人類歷史從長遠看，好比說到一萬年以后看回來，19世紀最舉足輕重的毫無疑問就是麥克斯韋發現了電動力學定律。”這個預言或許對吧。可是費曼也知道，麥克斯韋可不是一下子就發現了所有有關電動力學的定律，所以如果一定要選出一個有代表性的時間
彩圖完美解釋：麥克斯韋方程組，太美了！（四）
而量子力學的物質波的概念則在更晚的時候才被發現，特別是對于現代數學與量子物理學之間的不可分割的數理邏輯聯系至今也還沒有完全被人們所理解和接受。從麥克斯韋建立電磁場理論到現在，人們一直以歐氏空間中的經典數學作為求解麥克斯韋方程組的基本方法。我們從麥克斯韋方程組的產生,形式,內容和它的歷史過程中可以看到
彩圖完美解釋：麥克斯韋方程組，太美了！（二）
麥克斯韋方程組的積分形式:（1）描述了電場的性質。電荷是如何產生電場的高斯定理。（靜電場的高斯定理）電場強度在一封閉曲面上的面積分與封閉曲面所包圍的電荷量成正比。電場E （矢量）通過任一閉曲面的通量，即對該曲面的積分等于4π乘以該曲面所包圍的總電荷量。靜電場（見電場）的基本方程之一，它給出了電場強度
彩圖完美解釋：麥克斯韋方程組，太美了！（一）
麥克斯韋方程組關于熱力學的方程，詳見“麥克斯韋關系式”。麥克斯韋方程組（英語：Maxwell's equations）是英國物理學家麥克斯韋在19世紀建立的描述電磁場的基本方程組。它含有四個方程，不僅分別描述了電場和磁場的行為，也描述了它們之間的關系。麥克斯韋方程組是英國物理學家麥克斯韋在1
麥克斯韋方程組150年：公式也可以很美
麥克斯韋方程組與電磁波理論告訴我們，最革命性的發現往往不是因為你想要它出現才出現的。作者: Marianne Freiberger詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（1831-1879）剛過去的2015年頗有紀念意義：我們慶祝了愛因斯坦的廣義相對論的百周年，然后是喬治·布爾（George Boole）
彩圖完美解釋：麥克斯韋方程組，太美了！（三）
麥克斯韋方程組微分形式：式中J為電流密度,，ρ為電荷密度。H為磁場強度,D為電通量密度,E為電場強度，B為磁通密度。上圖分別表示為：（1）磁場強度的旋度（全電流定律）等于該點處傳導電流密度 與位移電流密度 的矢量和；（2）電場強度的旋度（法拉第電磁感應定律）等于該點處磁感強度變化率的負值；（3）磁感
電磁波究竟是如何傳播的？一文搞懂麥克斯韋方程組
在之前的文章中，我們多次講到了 Maxwell 方程組，有從純數學角度的闡述，也有其產生背景的介紹。那么 今天我們再次介紹一下 Maxwell 方程組。? 麥克斯韋方程組的出現，預言了電磁波的存在，也促使了一批批的科學家去探尋電磁波的奧秘，隨著赫茲的電火花，開啟了無線的大門。我們今天
北京納米能源所揭示納米發電機的理論源頭
我們今天用的手機是無線通信的典型代表，而無線通信是基于電磁波來傳播信息。那電磁波最初是如何被人們認識到的呢？這可以追溯到1861年偉大的英國科學家麥克斯韋提出的麥克斯韋方程組。由于其簡潔、完美和對稱性，該方程組在物理學十大方程中被譽為第一大方程組。當麥克斯韋根據當時掌握的實驗證據推導這些方程式時
Y2T45－電磁波之—光波導－電磁波導－FDTD算法（三）
在每個小格上分析簡單：物理光學倆基礎，一麥克斯韋方程組 弄傻一批人，二傅里葉變換又弄傻一批人。咱今天這法子，可是沒有傅里葉啊，簡單多啦。而且把麥克斯韋方程組都切割小塊，更簡單啦。直觀：每個小塊都能看出波的動向，在時間上跟演電影一樣，就叫直觀。傅里葉那頻域的東東，只能意會不能言傳的，就不叫直觀。并行：
波粒二象性的發展歷程
惠更斯、牛頓 按照惠更斯原理，波的直線傳播與球面傳播。 較為完全的光理論最早是由克里斯蒂安·惠更斯發展成型，他提出了一種光波動說。使用這理論，他能夠解釋光波如何因相互干涉而形成波前，在波前的每一點可以認為是產生球面次波的點波源，而以后任何時刻的波前則可看作是這些次波的包絡。從他的原理，可以給出波
COMSOL5.0版本中射線光學模塊介紹（一）
最新發布的COMSOL5.0 版本中，新增了用于電磁模擬的射線光學模塊。這個可選的附加模塊包括幾何光學接口，可用于模擬波長遠小于模型最小幾何實體時的電磁波傳播。幾何光學接口包含多種特征和可選設定，并且完全支持多物理場仿真。幾何光學、波束包絡，或全波電磁場?COMSOL Multiphysics 中有
南開大學研究團隊提出自旋角動量波預言
近日，南開大學陳省身數學研究所理論物理研究室教授陳景靈課題組在量子物理基本問題方面取得進展。該團隊在國際上首次提出“自旋角動量波”這一新概念，并構想了一種基于“狄拉克電子自旋角動量振蕩”來產生與探測“自旋角動量波”的思想實驗。2023年12月28日，相關研究成果在線發表于Elsevier旗下的《
Y2T45－電磁波之—光波導－電磁波導－FDTD算法（一）
前情是，光是電磁波，電也是電磁波，那很多東西，國華就把他們放一起分析。麥克斯韋方程組：又來了。波導，動起來，就是TE 轉TM，TM轉TE，電磁一扭一扭的走起來。小時候每次用左手右手的記公式，腦子想著麥大爺走路左右手一擺一擺滴，就像電和磁一扭一扭的走。請出來第三第四方程
光子特性相關概述
從波的角度看，光子具有兩種可能的偏振態和三個正交的波矢分量，決定了它的波長和傳播方向；從粒子的角度看，光子靜止質量為零，電荷為零，半衰期無限長。光子是自旋為1的規范玻色子，因而輕子數、重子數和奇異數都為零。 光子的靜止質量嚴格為零，本質上和庫侖定律嚴格的距離平方反比關系等價，如果光子靜止質量不
S.A.謝昆諾夫及其對波導理論的貢獻（一）
謝昆諾夫（S.A. Schelkunoff）是國際知名的電磁理論科學家。從1934年解決同軸線內電磁場結構開始，他在后來的三十年內，在工程電磁場、天線理論、波導理論等方面發表了數十篇論文和幾本書，提出了許多定理、原理、概念、方法（它們之中有許多早已寫人大學教材中），作出了重要的貢獻。他使應用數學
電磁場近場和遠場的差別（二）
遠場和近場類似，遠場的起始也沒有統一的定義。有認為是2 λ，有堅持說是距離天線3 λ或10 λ以外。還有一種說法是5λ/2π，另有人認為應該根據天線的最大尺寸D，距離為50D2/λ。還有人認為近場遠場的交界始于2D2/λ。也有人說遠場起始于近場消失的地方，就是前文提到的λ/2π。遠場是真正的無線電波
鄂維南院士獲頒麥克斯韋獎
2023年8月21日上午，第10屆國際工業與應用數學大會（ICIAM 2023）在日本東京早稻田大學正式拉開帷幕。開幕式上，頒發了國際工業與應用數學聯合會（ICIAM）六大獎項。 北京大學鄂維南院士因其對應用數學的開創性貢獻，特別是在機器學習算法的分析和應用、多尺度建模、稀有事件建模和隨機
中國科大首次實現線性方程組量子算法
最近，由中國科學技術大學潘建偉院士領銜的量子光學和量子信息團隊的陸朝陽、劉乃樂研究小組，在國際上首次成功實現了用量子計算機求解線性方程組的實驗。該研究成果發表在6月7日出版的《物理評論快報》上。 線性方程組廣泛地應用于幾乎每一個科學和工程領域，包括數值計算、信號處理、經濟學和
有關臺式電鏡的成像方式說明
?? 臺式電鏡不僅繼承了電子大型電鏡強大的功能，相對于大型掃描電鏡，其自動化程度高，操作簡單便捷，維護保養容易，體積小巧，價格低廉，檢測速度快，從啟動裝填樣品到測試出結果僅需5分鐘左右。還創新的加入了實時能譜分析和實時3D顯示的功能，更高效便捷的服務于您的研究和工作。 臺式電鏡的成像方式在電鏡中，
賈文毓：以終為始，學術創新的法門
“以終為始”在管理學界廣為人知。它提醒和告誡人們：在做任何事情之前，都要認清方向;不僅要正確地做事，而且要做正確的事。這里將在更加寬泛的意義上使用該詞，以引其進入學術創新的討論之中。 綜觀科學史不難發現，以終為始是學術創新的重要法門。人們常將學術演進過程視為一場沒有終結的接力賽。在這場接力
中科院物理所最有學問的井蓋,－文科生看不懂!
本文整理自北京青年報，中科院物理所，募格學術 最近，中國科學院物理所的井蓋成了“景點”。 據物理所所長特別助理、綜合處處長魏紅祥介紹，中科院物理所為了迎接成立90周年所慶和公眾科學日的活動，特意策劃了一場園區內的井蓋涂鴉活動。除了具有藝術美感與設計感外，物理所的專家還從上千個物理學知識點中精
量子糾纏可能并不神秘：用數學解釋物理
摘要：在微觀物理學中，有許多稀奇古怪的現象，搞得老百姓莫名其妙；其實許多物理學家也只是知其然，卻不知其所以然。于是，便有人（甚至是非常牛的科學家）搬出了萬能的上帝。下面我們也請出一位真上帝，求它幫我們解釋諸如電子能級躍遷、波粒二象性、量子糾纏等微觀物理學中最玄幻的三個問題。這位真上帝，名叫數學；它將
一文讀懂電磁學發展史（圖文版）（二）
有一位物理學家，從理論上總結了人類對電磁現象的認識，創立了電磁學理論，預見了電磁波的存在，在科學上取得了偉大的成就。他的成就可與牛頓和愛因斯坦相提并論，可是很少有人知道他的名字。他的名字叫詹姆斯·克拉克·麥克斯韋。1831年11月13日，麥克斯韋出生在蘇格蘭古愛丁堡。恰好是這一年，法拉第發現了感生電
中國科學家實現量子計算機求解線性方程組
近日，由中國科學技術大學潘建偉院士領銜的量子光學和量子信息團隊的陸朝陽、劉乃樂研究小組，在國際上首次成功實現了用量子計算機求解線性方程組的實驗。 相關成果發表在6月7日出版的《物理評論快報》上，審稿人評價“實驗工作新穎而且重要”，認為“這個算法是量子信息技術最有前途的應用之
量子光學的發展規律
到了19世紀，特別在光的電磁理論建立后，在解釋光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等與光的傳播有關的現象時，光的波動理論取得了完全的成功（見波動光學）。19世紀末和20世紀初發現了黑體輻射規律和光電效應等另一類光學現象，在解釋這些涉及光的產生及光與物質相互作用的現象時，舊的波動理論遇到了無法克服的困難。
必備的20個電子線路圖盤點（一）
電子技術、無線電維修及SMT電子制造工藝技術絕不是一門容易學好、短時間內就能夠掌握的學科。這門學科所涉及的方方面面很多，各方面又相互聯系，作為初學者，首先要在整體上了解、初步掌握它。 無論是無線電愛好者還是維修技術人員，你能夠說出電路板上那些小元件叫做什么，又有什么作用嗎？如果想成為元
廈門大學團隊用變換光學原理造出“人工黑洞”
黑洞是存在于宇宙空間中的一類大質量天體，因引力極大，所有進入其視界內的光和粒子都無法逃逸。受黑洞能夠完美吸收視界內物質這一特性啟發，研究人員一直希望能夠設計一些“人工黑洞”結構，以實現能量收集的最大化。近日，來自廈門大學的陳煥陽教授和陳錦輝副教授研究團隊，利用變換光學原理構造了一類可以完全抑制輻射損
光電效應的概念和研究
光電效應示意圖：來自左上方的光子沖撞到金屬表面，將電子逐出金屬表面，并且向右上方移去。 光電效應指的是，照射光束于金屬表面會使其發射出電子的效應，發射出的電子稱為光電子。為了產生光電效應，光頻率必須超過金屬物質的特征頻率，稱為其“極限頻率”。舉例而言，照射輻照度很微弱的藍光束于鉀金屬表面，只要頻率
中科院科學家實現麥克斯韋妖式量子算法冷卻
麥克斯韋妖式算法冷卻原理抽象示意圖 中國科學技術大學郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室李傳鋒教授研究組在量子冷卻的研究中取得重要進展。研究組與哈佛大學和清華大學的理論組合作提出了一種新型的麥克斯韋妖式的量子算法冷卻，并在光學系統中利用量子模擬技術實驗演示了這種量子冷卻方法的工作原理。這項
變壓器振動噪聲仿真分析（一）
1 引言隨著市場需求嚴苛程度不斷提高，變壓器容量增大，其運行穩定性成為了用戶關注度極高的問題。變壓器性能包括散熱、噪聲、振動、抗短路能力等眾多因素，變壓器作為電站主要設備之一，并且是變電站主要噪聲源設備是研究的重點，因此變壓器的噪聲問題一直是設計人員關注的重點。本文中根據GB／T 1094．10