变换光学及其在电磁隐形斗篷中的应用

作     者：张若洋 

作者单位：南开大学 

学位级别：硕士

导师姓名：葛墨林

授予年度：2013年

学科分类：070207[理学-光学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：变换光学 变换声学 隐形斗篷 电磁屏蔽 并矢格林函数 矢量球谐函数 

摘      要：本文回顾了变换光学的基本理论,并讲解了如何通过对应关系获得变换介质的材料参数以及在其中传播的电磁场.作为例子,我们介绍了柱形和球形电磁隐形斗篷,推导了两种隐形斗篷的介电常数和磁导率,并得到了当平面波入射时电磁斗篷中的电磁场. 接下来我们研究了球形隐形斗篷对被隐藏区域中任意电荷分布的静电屏蔽效应.结果显示隐形斗篷外部的电场仅由内部的总电荷决定,其分布与将总电荷集中在电磁斗篷中心形成的点电荷产生的电场相同.所以当内部带电体的总电荷为零时,这些带电体将不能被探测到.若总电荷不为零,理想隐形斗篷内部的静电势将趋于无穷.非理想隐形斗篷可以避免这个静电势趋于无穷的麻烦,并且能保持较好的静电屏蔽效果.理想隐形斗篷在内表面无穷大的极化使得静电势在内表面上不连续.然而这种不连续性也可类比成对偶超导层中由表面磁电流引起的对偶麦斯纳效应. 我们还研究了隐形斗篷对位于其内部的辐射物的电磁屏蔽效应.通过计算隐形斗篷中一个偶极辐射源产生的辐射,我们得到了理想球形隐形斗篷的并矢格林函数,并且证明了电磁斗篷的电磁屏蔽效应对其中任意分布的辐射源都有效.