电磁波在含时磁电介质中的传播

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1、电磁波在含时磁电介质中的传播翟焱望2016年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540电磁波在含时磁电介质中的传播作者姓名翟焱望学院名称物理学院指导教师赵清教授答辩委员会主席韦浩教授申请学位理学硕士学科专业物理学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月Electromagneticwavepropagationintime-dependentmagneto-electricmediumCandidateName：Yan-wangZhaiSchoolorDepartment:SchoolofPhysicsFacult

2、yMentor:Prof.QingZhaoChair,ThesisCommittee：Prof.HaoWeiDegreeApplied:MasterofScienceMajor：PhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学

3、或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要近年来，对磁电材料的研究变得越来越热，它最初由朗道提出，后来被三氧化二铬实验所证实。现在多铁材料得到了很大发展，已经把电磁波在磁电介质中传播的相关理论应用到多铁材料中，理论上，含时磁电介质在处理axion电动力学和拓扑表面态具有重要意义。随着科技发展，电磁波在各种复杂介质中的传播理论需求不断加大，特别是非稳态介质，随时间变化的介质中的电磁波传播问题变得越

4、来越热。本文中，主要研究了电磁波在含时介质中传播的经典现象和量子现象。当介电常数和磁导率随时间变化时，电磁波在其中传播，电磁波有变频效应，而且在量子层面具有含时的磁导率、介电系数的系统中，用LR不变量算符法量子化该系统，我们得到了系统的哈密顿量和精确的波函数，计算出振幅p和动量q的测不准度随时间发生变化的规律。我们通过计算得到了在线性含时介质中，特殊量子态下的不确定度，并就三种简单情况进行详细描述，得到了新的含时测不准度。电磁波在含时磁电介质中传播时，由于磁电介质中含时的磁电耦合系数t的时间变化率而出现新的物理现象，介质中光的

5、时间部分满足的运动方程类似于具有含时阻尼的谐振子模型。在经典层面，通过理论分析，当电磁波入射到时间不连续的磁电介质中时，我们得到了和磁电耦合系数t的时间变化率有关的双折射现象，双折射的两支可以引起时间法拉第旋转。在量子层面，我们得到了精确的概率密度函数，可以被认为是含时阻尼谐振子的运动方程的振幅取值几率，分析了由于磁电耦合系数的线性时间变化率的不同,导致了概率密度波函数的改变，并阐释了具体的物理意义。关键词：含时；磁电介质；时间双折射；电磁场量子化；LR不变量法；测不准度I北京理工大学硕士学位论文AbstractInrece

6、ntyears,themagneto-electricmediabecomesanimportantfield,whichwasoriginallyproposedbyLandau,laterverifiedbyexperimentwithCr2O3.NowitgetsmuchdevelopedandappliedincludingBFOmaterials.Theoretically,time-dependentmagneto-electricmediaplaysanimportantroleindealingwiththeaxio

7、nelectrodynamicsandtopologicalsurfacestates.Inthispaper,thephenomenonoflightpropagationthroughtime-dependentmediawithoutchargedensityandcurrentisstudied.Whenthecoefficientt、tchangedwiththetime,thefrequencyofelectromagneticwavewillbechanged.Whatismore,aquantumdesc

8、riptionispresented,bythedynamicalinvariantmethod(LR)intheframeworkoftheSchrödingerequation.Weobtainthecorrespondingex