1. 研究目的与意义
在电动力学教材中,教师常用分离变量解拉普拉斯方程的方法并结合边界连续条件,求解处于外电场中介电球颗粒内部和外部的场强和电势。在外电场作用下,介质的介电常数是综合反映介质内部电极化行为的一个重要的宏观物理量。研究在外电场作用下的介质颗粒的表面局域电场分布和等效介电函数仍是一个重要课题。
求解具有空间色散(非局域)介电特性的金属纳米球颗粒的电磁性质是比较困难的。为了能够简化此类问题的求解难度,可以利用外电场中的介电球颗粒内、外场强的研究方法,同时基于适用于求解局域情况下球形介质颗粒电磁散射问题的经典Mie理论以及电磁散射等效原理,并结合我们之前的工作,提出一种有效方案来求解具有空间色散(非局域)介电特性的金属纳米球颗粒在局域情形下的等效电磁参数。
2. 研究内容和预期目标
本课题基于电磁散射理论和全波的Mie理论对电磁学中具有空间色散(非局域)介电性质的金属纳米球颗粒散射问题进行研究,利用散射等效原理和全波的Mie理论,从理论上将具有空间色散(非局域)介电性质的金属纳米球颗粒转换成局域情况,并得到其等效介电常量和等效磁导率。结合具体实例,我们还具体研究了这种转换的合理性,并比较非局域和局域情况下的金属纳米球颗粒的电磁参数的差异。我们还将发现,由于电磁场激发的纵模电场的存在,非局域和局域情况下的金属纳米球颗粒的电磁参数才会出现差异,且这种现象在低频段较明显。
3. 研究的方法与步骤
研究方法:
查阅资料了解计算物理的相关知识,熟悉并且能够熟练操作matlab和mathematica两个软件,收集该方面的相关知识,选取适当的研究例子,将相关问题转化为程序,通过编写程序来实现对相关问题的解答。
步骤:
4. 参考文献
[1]c.f.bohren,andd.r.huffman.absorptionandscatteringoflightbysmallparticles[m].johnwiley,newyork,ny(1983).[2]玻恩.光学原理(中译第七版)[m].北京:北京工业出版社,2005.
[3]郭硕鸿.电动力学[m].北京:高等教育出版社,1997.
[4]j.sun,x.k.hua,a.v.goncharenko,andl.gao.casimirforcebetweencompositematerialscontainingnonsphericalparticles.phys.rev.a87,042509(2013).
5. 计划与进度安排
第七学期4—7周 | 毕业论文命题 | 对本学院教师提出命题要求,布置任务,教师命题 |
8-9周 | 毕业论文申报、审题 | 指导教师填写毕业论文题目申报表经过系部和学院审核,然后进入教务系统进行毕业论文题目申报。 |
10-11周 | 学生网上选题 | 学生网上选题,视学生选题情况作适当调整。选题结束,指导老师向学生下达任务,学生根据要求收集资料 |
第八学期 1周2022年2月22日-2月26日 | 动员与交流 | 毕业论文工作动员,组织指导老师和青年教师进行交流、培训 |
1—2周2022年2月22日-3月4日 | 下达毕业论文任务书 | 指导教师向学生讲授所选论题的状况和要求等 |
2—3周2022年2月29日-3月11日 | 学生完成开题报告 | 指导教师修改和审定学生论文开题报告 |
4—13周2022年3月14日-5月20日 | 毕业论文写作 | 学生按开题报告撰写论文 |
9—10周2022年4月18日-4月29日 | 中期检查 | 学生汇报课题进展情况,回答教师提问。系进行自查,并配合教务处论文中期检查 |
12周2022年5月9日-5月13日 | 完成论文初稿 | 指导教师批阅论文初稿,提出修改意见 |
13—14周2022年5月16日-5月27日 | 论文定稿打印 | 经指导老师批阅,达到质量要求后定稿 |
15周2022年5月30日-6月3日 | 毕业论文评阅 | 指导教师写出评语,给出成绩等第;评阅教师评阅 |
16周2022年6月6日-6月10日 | 论文答辩 | 学生答辩,答辩委员会提出终审意见,确定成绩,填写评议书 |
16周2022年6月10日 | 结束工作 | 整理材料,做好总结,上报教务处 |
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