摘要： Les méta-surfaces permettent de contrôler efficacement es rayonnements électromagnétiques en manipulant la phase, l'amplitude et la polarisation des ondes. Pour de nombreuses applications, telles que des fonctions d’agilité, de commutations et de détection, des surfaces de haute performance sont nécessaires. L’objectif de cette thèse est d'explorer des méthodes innovantes permettant d'améliorer les facteurs de qualité des méta-surfaces dans les domaines micro-ondes et optique. La limitation des méta-surfaces est généralement liée aux pertes par rayonnement et à l'absorption non radiative. L'étude se concentre sur des solutions permettant la suppression des pertes de rayonnement en utilisant des concepts de mode sombre et de résonance de Fano. Un mécanisme d'excitation direct de mode sombre dans un résonateur individuel basé sur l’adaptation de symétrie est proposé. La possibilité d'améliorer l'efficacité de la réponse magnétique en optique est présentée. L'analyse de l'excitation par résonance de Fano dans un système de résonateurs couplés identiques est également réalisée sur la base du formalisme de la théorie des modes couplés. Deux configurations générales correspondant à l'arrangement spatial symétrique et énantiomères des résonateurs sont considérées. Dans le premier cas, le système de cavité formé par les méta-surfaces très proches fournit des caractéristiques spectrales très étroites et une sensibilité efficace élevée par rapport aux cavités Fabry-Perot conventionnelles. Dans le second cas, les caractéristiques de conception permettent de contrôler la suppression des pertes de rayonnement, permettant d'augmenter considérablement le facteur de qualité de la résonance de Fano. Metasurfaces allows an effective control of electromagnetic radiation by manipulating phase, amplitude and polarization of electromagnetic waves. For numerous applications including tunable, switchable and sensing functionalities, high performance metasurfaces are required. The goal of t

关键词： 物理教学   物理学史   策略  

摘要： 新课程的目标中明确提出要注重提高全体学生的科学素养,针对物理课程,教材中出现有一些物理学史的内容,这给现阶段的物理教学指明了方向——必须重视物理学史的教育,物理学史中包含有科学家探索自然的思想和方法,以及他们的探索精神,都值得学生学习,了解物理学史,能够发展学生的科学思维,培养学生的创造能力,了解方法论,物理学家推动物理学发展的历程,能够学生让树立正确的人生态度、价值理念。通过对国内外物理学史的发展状况的研究,了解到物理学史的教育价值很早就被人们发现,物理学史与教育融合,可以让学生领会其中的科学方法和探究思想。物理学史包含的内容很多,本文主要是研究的是电磁学方面的物理学史与物理教学的结合,先阐述了物理学史的教学功能,分别从学生、课程内容及教师三个方面对物理学史的作用进行了说明,为了了解现代教学中物理学史的教学现状,对教师和学生进行了问卷调查,随后对问卷进行了分析总结。物理学史内容深浅不一,需要老师依据学生可接受程度,尊重学史,适当适量,合理的选择物理学史内容,针对课堂中融入的物理学史内容,提出了物理学史的选择原则和融入物理学史的方法,接着对融入物理学史的教学策略进行初探,列出了一些教学案例,通过对班级进行前测和后测对融入物理学史的教学效果进行统计分析。最后做出总结,提出自己研究中的不足,并对以后的研究工作提出展望。研究结果表明,教师和学生能够意识到物理学史的重要性,在教学过程中,教师对物理学史的重视度不高,教师要转变自己对物理学史的态度,物理学史能够提高学生对物理的学习兴趣,能够转变学生对物理的态度,能满足学生对物理的求知欲和好奇心,希望教师充分利用物理学史的教育价值,注重培养学生的科学素养、科学精神,重视学生的全面发展。

关键词： 电磁学   模型法   应用方法  

摘要： 在目前学习的高中物理课程中,电磁学是相对较为重要的学习内容,而模型法在电磁学解题过程中也起到了非常关键的作用。本文对模型法做出了具体介绍,同时对模型法在电磁学解题中的有效应用方法做出了分析。

关键词： 奥斯特   电流磁效应   意义  

摘要： 在奥斯特发现电流磁效应的历史背景和发现过程的基础上,论述了奥斯特电流磁效应实验的重大意义。

关键词： 高中物理   电磁学   学习素养  

摘要： 在高中物理学习中,由于物理知识较为抽象和复杂,所以我们在学习的过程中受到重重阻碍,学习积极性不高。尤其是电磁学内容,作为高中物理中重要组成部分,在考试中占比较大,但是由于知识十分抽象,难以深层次理解和记忆,未能掌握合理的学习方法,学习成效偏低。基于此,作为一名高中生,就学习高中物理电磁学内容进行分析,寻求合理对策予以实践论证。

关键词： 混合Galerkin方法   HDG   时谐Maxwell方程   计算电磁学   DG  

摘要： 本文主要探讨求解二维时谐Maxwell方程组的数值算法,研究目的是开发出新的高性能算法去求解计算电磁学问题。已经产生的数值算法有FVM、FEM、DG、HDG等。本文采用DG-FEM或者HDG-FEM方法求解二维时谐Maxwell方程组。这种耦合方法是在已有数值算法上的创新。本文采用的方法之一FEM不仅能求解复杂形状,复杂边界条件的问题,还能求解非线性场和复杂介质中的电磁场问题。然而应用传统的结点有限元算法进行求解时,发现该方法存在着一些缺陷,如:由于方法本身没有强加无散条件,结果导致出现伪解。有限元方法最终得到的是一个大型稀疏矩阵,所以在对它进行求解时耗时巨大。本文采取的另一种HDG方法可以弥补有限元方法的不足。这个方法有很多优点,例如适合复杂区域和非一致结构网格;容易获得高阶精度;hp-自适应和易实现并行计算。该方法是在单元边界上引入一个杂交变量,使得局部解可以定义,最终形成一个只包含所引入的杂交变量的线性系统。这种方法压缩了算法所需的存储空间,提高了求解方程的速度。与基于经典迎风通量的DG方法相比,这种方这种方式大大减少了全局耦合自由度数目。寻求新的既满足上述优点又可以抑制其缺点的新的方法一直是人们关注的关键。本论文拟采用混合Galerkin方法求解Maxwell方程组,把求解区域分成两部分,在高梯度、解变化剧烈的地方运用DG或者HDG,而在光滑解的地方采用FEM方法,而在他们耦合的地方运用合适的传输条件。我们是根据两种方法各自的特性选择分布区域性的。本文首先给出LDG与FEM耦合的推导公式,并给出解的唯一性证明,接着给出混合Galerkin方法求解Maxwell方程组的理论分析与公式推导。最后通过适定性的证明说明该方法的可行性。

关键词： 束星北   浙江大学   爱因斯坦   学术成就   电磁场   电磁学   物理学家   Einstein引力理论   广义相对论   山东大学物理系   洛伦兹变换   李政道   青岛医学院   程开甲   引力场   王淦昌   110   诞辰  

摘要： 束星北（1907;983）早期在相对论、量子力学、无线电和电磁学等方面均有涉猎,对相对论和无线电造诣颇深,抗战时期曾参与研制我国最早的雷达。他还是我国著名的气象科学家和海洋物理学家,为开创我国海洋物理研究做出了贡献。束星北半生辉煌,半生坎坷,即使在1955年至1978年长达23年期间,政治上受到不公正待遇,被剥夺了科研的条件和时间的情况下,仍然为培养人才不懈努力。拨乱反正以后,

关键词： 杂交间断伽辽金法(HDG)   混合网格   时谐麦克斯韦方程   电磁学   偏微分  

摘要： 寻求高效求解偏微分方程的方法对科学的发展起了很大的作用。例如在工程和航空航天科学、通信等许多领域具有相当重要性的计算电磁学,就是利用数学理论将其转化为求解麦克斯韦方程。而电磁学的应用也促使了求解麦斯威尔方程的计算技术的发展。在本文中,我们首先介绍了一些在电磁学中应用于求解Maxwell方程的有效方法,如有限元法、间断伽辽金(DG)方法等。在这些方法的基础上不断改进,发展出了通过引入杂交项求解的杂交间断伽辽金(Hybrid discontinuous Galerkin,HDG)法,它使得方程组最终形成一个只包含杂交项的线性系统。本文就是采用HDG算法来离散求解二维时谐Maxwell方程组。HDG算法不仅保留了DG方法的优点,还减少其全局耦合自由度数目(DOFs),使得求解更快速。然而,一般基于结构化网格的HDG法只适用于形状规则的图形,对于复杂形状的图形则难以适应。非结构化网格很好地解决了这一难题,但同时也要消耗大量计算资源。于是,基于这两种网格而发展出来的混合网格技术便成为了未来的区域剖分技术发展的趋势。本文的工作是在基于结合非结构化三角形和结构化四边形的混合网格上使用HDG方法对二维时谐的麦克斯韦方程进行求解。在求解区域的网格生成过程中,将区域剖分成两个部分,内部具有复杂几何的区域离散成非结构的三角形网格,其余外部自由空间离散成结构的四边形网格。在HDG框架下,两种网格的交界处可以很好得到耦合。基于混合网格的HDG算法在保留了HDG法本身适应复杂的几何形状、易得到高精度、hp-自适应和天然的并行性等优点的同时,减小了计算问题的复杂度和规模,使得我们可以得到一个更小的线性系统。同时,混合网格结合了结构网格的灵活性和完备性优点及非结构网格对复杂外形的适应、网格自适应等优点,既满足了对复杂形状的适用,又克服了大量消耗计算资源的不足。文章最后通过普通电磁场介质散射模型以及纳米线散射模型进行数值实验模拟实现此方法,并与一般非结构网格的HDG方法进行比较,得出了在获得相同精度情况下,基于混合网格的HDG方法有更少的自由度,消耗更少的计算时间和计算资源的结果,证明了用基于混合网格的HDG方法求解Maxwell方程组的优越性。

关键词： 中德   高中教科书   电磁学   比较研究  

摘要： 教科书作为学科思想、内容、方法的重要载体,教师教学的主要依据、学生学习的主要材料,是学科课程的核心教学材料,在学校教育中发挥着重要的作用,对教科书的比较研究,不仅是完善与创新我国物理教科书的一种途径,同时也为教师教学的多样化和高效化提供了渠道。本论文分别选取中德两国较有代表性的教科书相应的电磁学为研究内容,依据布鲁纳的认知结构学习理论和奥苏贝尔的认知同化学习理论,采用文献研究法和比较研究法,比较研究了两版教科书的编写背景、体例、章节安排、知识点、插图、阅读材料、实验、习题等内容。研究发现,两版教科书的编排都体现了课程标准的基本思想,而由于中德两国地域、文化、思维方式等的不同,教科书的编写必然存在差异。根据比较研究,主要从体例设置、知识结构、知识内容、语言风格、插图设置、阅读材料、实验设置和习题设置八个方面进行了总结,从中德两国的教育理念和指导思想对两版教科书的差异成因进行简要的分析,并对教师教学提出六点建议:1.重视学生知识结构的学习;2.类比生活情境以降低知识难度;3.注重教学语言;4.合理应用史学材料;5.精简实验数目,细化重要实验;6.引导学生完成“索引”。

关键词： 类比法   电磁学   复习  

摘要： 由于高中阶段学习时间紧迫,学习任务繁重,想要解决高中物理复习中存在的一系列问题,通过采取类比法对其进行复习,击破每个知识点之间因单元以及章节的限制,针对相关的物理特点和概念使用类比关系实施复习.同时在高中物理复习过程中使用滚动式复习的方式,复习全部知识点的过程中,均把其存在类比关系的别的知识点提炼出来,加以回顾.最大限度发挥出教师在课堂上的主导功能,凸显学生占有的主体地位.经过教师的指导,学生独自对于有关的物理知识实施总结和整理,互相学习的知识系统化,进而能够灵活的把知识综合应用.因此,本文将进一步阐述类比法在高中物理电磁学复习中的运用.