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界面电磁学概念

2022/07/16143 作者:佚名
导读:界面电磁学(Surface Electromagnetics)是现代电磁学领域在近年来开始高速发展的一个研究方向,它的主要研究对象为在物质(天然的或人造的)表面或分界面附近才会产生的独特而丰富的电磁学现象及其应用。正如物理学和化学领域的众多研究方向中存在着“表面物理学”和“表面化学”这样的重要分支一样,界面电磁学也可以被视为是现代电磁学领域的研究中的一个重要的分支。 如果从空间维度的角度对现代电磁

界面电磁学(Surface Electromagnetics)是现代电磁学领域在近年来开始高速发展的一个研究方向,它的主要研究对象为在物质(天然的或人造的)表面或分界面附近才会产生的独特而丰富的电磁学现象及其应用。正如物理学和化学领域的众多研究方向中存在着“表面物理学”和“表面化学”这样的重要分支一样,界面电磁学也可以被视为是现代电磁学领域的研究中的一个重要的分支。

不同维数的电磁学问题 如果从空间维度的角度对现代电磁学领域中的众多研究方向进行粗略的分类的话,大致可以将现代电磁学领域内研究的问题分为4类:0维问题、1维问题、2维问题和3维问题。其中,3维电磁学问题通常表示问题所研究的空间或物质在3维空间中的每一个维度上的尺寸都可以和所研究的电磁波波长可比拟,甚至远大于该电磁波波长。在这样的情形下,一般需要使用较为普适的电磁场和电磁波理论来对问题进行分析,这样的分析和求解过程通常是繁琐而复杂的,但从理论上讲,这样的分析方法可以有效解决绝大部分的电磁学问题。

当电磁学问题所涉及的空间或物质的尺寸在某一个或某几个空间维度上是远小于所关心的电磁波波长的时候,为了简化问题的理论分析和更加高效地进行实用的工程设计,就需要在完整电磁学理论的框架下提出各种在特定问题下具有独特优势但在其他问题中并不一定适用的简化的理论体系和分析手段。例如,当电磁学问题所涉及的空间或物质的尺寸在三个空间维度上均远小于所关心的电磁波波长的时候,就可以使用比普适的电磁场理论要简单得多的电路理论来对问题进行分析,这类问题可以被称为0维问题;当电磁学问题所涉及的空间或物质的尺寸仅在1个空间维度上与所关心的电磁波波长可比拟,在其余两个维度远小于波长的时候,可以使用传输线理论对问题进行有效地分析和求解,这类问题可以被称为1维问题。

而当电磁学问题所涉及的空间或物质的尺寸在两个空间维度上与所关心的电磁波波长可比拟,仅在1个维度上远小于波长的时候,就产生了2维电磁学问题。在过去许多年的电磁学研究中,2维电磁学问题的分析和求解通常是直接建立在普适的3维电磁场理论上的,但随着现代电磁学研究的不断发展以及现代电子科学与技术的不断进步,2维电磁学问题在自然科学与工程技术方面的重要性被不断发掘出来,专门针对2维电磁学问题的研究手段和理论体系亟需建立。界面电磁学正是在这一基础上诞生出来的研究方向,它旨在研究重要的2维电磁学问题,建立针对2维电磁学问题的研究手段和理论体系,并由此提出各类在自然科学和工程技术方面的新兴应用。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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