Thermodynamic pressure and mechanical pressure for electromagnetic media
本文区分电磁介质基本热力学方程中的力学压力与热力学压力，指出二者均不同于静态线性均匀介质中的磁场互场压力，并说明其张量本质及简单介质下拟标量理论的适用性。
2025-01-07 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Electromagnetic signal propagation through lossy media via surface electromagnetic waves
本文建立了任意表面梯度介质中表面电磁波的理论，发现虚部主导的梯度介质中存在新型低损耗表面波解，并展示了从水下通信到紫外纳米光子学的应用。
2024-02-24 physics.class-ph physics.optics
On the electromagnetic properties of active media
证明和讨论了有关有源介质或超材料的一些结果。特别是，我们考虑的介电常数，磁导率，波矢量和折射率，并讨论稳定性，折射，增益和基本的因果关系所造成的限制。
2008-06-16 physics.class-ph physics.optics
The Electrodynamics of Inhomogeneous Rotating Media and the Abraham and Minkowski Tensors II: Applications
应用驱动形式的协变理论研究了一类理想绝缘介质。在Abraham、Minkowski和对称化Minkowski电磁应力-能量-动量张量的背景下，指出了均匀有界和无界静止介质中的“经典光子”概念与静止无界磁电介质中的“经典光子”概念之间的区别。这些概念导致了关于这些（和其他）张量在描述运动介质中的电磁相互作用中的作用的激烈辩论。为了解决这些问题的材料的闵可夫斯基本构关系，谐波通过均匀和非均匀，各向同性的平面平板在休息时的传播首先被认为是。为了激发对加速介质的后续分析，列举了两类求解均匀旋转均匀极化介质麦克斯韦方程组的电磁模式。最后，它表明，在入射的单色，圆偏振，平面电磁波的影响下，亚伯拉罕和对称闵可夫斯基张量诱导不同的时间平均扭矩均匀旋转的材料不均匀的介质柱。我们认为，这一观察可能提供新的途径，探索实验更一般的加速介质的协变电动力学。
2010-05-19 physics.class-ph
Division of the momentum of electromagnetic waves in linear media into electromagnetic and material parts
提出了线性、非色散、非吸收电介质和磁介质中电磁波动量自然一致地划分为材料和电磁部分的方法。物质部分直接使用洛伦兹力定律计算，电磁动量密度具有与真空中相同的形式，而不显式依赖于介质的性质。通过在许多例子中得到正确的动量平衡方程，并通过使用一个gedanken实验表明该划分与爱因斯坦相对论的相容性，验证了处理的一致性。本文还对浸没在线性介质和磁性介质中的反射镜的辐射压强进行了实验预测。
2010-02-04 physics.class-ph physics.gen-ph physics.optics
Scale-dependent heat transport in dissipative media via electromagnetic fluctuations
本文提出基于电磁格林函数和势的电磁波热输运理论，推导出空间非局域热导率张量，并揭示光学稀薄介质及含界面纳米片中的非傅里叶输运现象。
2024-02-20 physics.class-ph physics.optics quant-ph
Electromagnetic Stress Tensor in Ponderable Media
推导出了由介电常数“ε”和磁导率“μ”确定的磁介质中麦克斯韦应力张量的表达式。“推导从洛伦兹定律的广义形式出发，该定律规定了电磁场E和H对有重介质的极化P和磁化M施加的力。我们的应力张量不同于亚伯拉罕和闵可夫斯基的著名张量，后者是围绕透明材料中电磁场动量的百年争议的中心。
2014-02-18 physics.class-ph physics.optics
Surface electromagnetic waves at gradual interfaces between lossy media
低损耗传播电磁波存在于两个有耗导电介质之间的渐变界面。这种现象的电磁频率范围可以从UV光学器件跨越到RF范围。特别是，它表明，这样的表面波可以通过海底海水界面引导，它可以用于无线电通信和水下成像。类似的表面波也可以由人体内的各种组织边界引导。例如，这样的表面波解可以存在于6GHz下的颅骨和人脑内的灰质之间的平面界面处。
2021-02-16 physics.class-ph physics.optics
Macroscopic electromagnetic stress tensor for ionized media
根据Mansuripur [Opt. Express 16，14821-14835（2008）]提出的论点，我们提出了一种适用于电离介质的宏观电磁应力张量的形式。广义洛伦兹力不仅包括极化力的作用，还包括对自由电荷和电流密度的影响。由此产生的张量用场D、B、E和H表示。它的表达为一个完全电离的介质受到外部电磁场的讨论，是等离子体守恒方程。并提出了一种实验鉴别装置。
2009-11-21 physics.class-ph physics.plasm-ph
Spatially Dispersive Inhomogeneous Electromagnetic Media with Periodic Structure
空间色散（也称为非本地）的电磁介质被认为是定义介电常数关系的参数周期性变化。麦克斯韦方程组产生对应于Floquet模式的差分方程。计算了一套完整的近似解，当不均匀性很小时，这些近似解是有效的。这适用于不均匀的线介质。当考虑空间色散介质时，出现了一个新的特征，即耦合模的存在。
2015-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Radiation pressure and the linear momentum of the electromagnetic field in magnetic media
我们研究的力的电磁辐射的线性，各向同性，均匀介质中指定的电容率ε和磁导率μ。提出了磁化强度M上的电磁洛伦兹力的公式，这里将其视为安培电流回路。使用所提出的公式，我们证明了动量守恒在几种情况下，是经得起严格的分析的基础上，经典的麦克斯韦方程组，洛伦兹定律的力量，和本构关系。我们的分析产生精确的表达式的介质内的电磁和机械动量的密度指定的（μ，μ）参数。这种分析的一个有趣的结果是确定了一种“内禀”机械动量密度ExM/c^2，它类似于电磁（或亚伯拉罕）动量密度ExH/c^2。(Here E和H分别是电场和磁场的大小，c是真空中的光速。）在存在电场E的情况下，与磁化强度M相关的这种固有机械动量显然与W所预测的“隐藏”动量相同。Shockley和R. P. James在近40年前
2014-01-30 physics.class-ph physics.optics
Local topological charge analysis of electromagnetic vortex beam based on empirical mode decomposition
电磁涡旋光束的拓扑荷取决于其波前螺旋度。对于由几个不同同轴涡旋组成的混合涡旋光束，通过傅里叶变换可以得到其拓扑电荷谱。然而，涡流束通常是发散的和不完美的。这使得研究局域拓扑荷，特别是在射频区的局域拓扑荷具有重要意义。基于傅里叶变换的方法受不确定原理的限制，不能同时获得高的角分辨率和模式分辨。本文提出了一种基于经验模式分解（EMD）的涡旋光束局域拓扑荷分析方法。由经验模态分解得到的本征模函数构成了电磁波的基，并分别定义了各局部拓扑荷。该方法在局部值上实现了方位角和拓扑荷的高分辨率，同时给出了各OAM模式的振幅。仿真和实验结果验证了EMD方法的有效性。
2015-07-09 physics.class-ph physics.data-an
Negative reflections of electromagnetic waves in chiral media
研究了电磁波/光波在各向同性手征介质中的反射特性。当手征参数足够强时，我们证明了在手征介质与理想导电平面的界面处，入射波与反射本征波之一位于边界法线的同一侧，出现了一种不寻常的\emph{negative reflection}.利用这种性质，我们进一步证明了这种导电平面可以用于强手征介质中的聚焦。推导了近轴光学近似下的相关方程。在手征介质的一种特殊情况下，即手征为零时，双反射之一消失，只存在与入射波方向相反的单反射本征波。因此，入射和反射的电场将彼此抵消以产生零总电场。换句话说，任何电磁波进入具有理想导电平面的手征虚区时，都将消失。
2006-10-22 physics.class-ph physics.optics
The geometry of induced electromagnetic fields in moving media
在这篇手稿中，我们提供了一个完整的几何公式的感应电磁场及其相应的本构关系在移动介质。为此，我们向读者介绍了一个简短的几何摘要，以显示矢量微积分电磁理论是如何嵌入在更一般的语言的微分形式。然后，我们考虑一类\emph{metric}本构关系描述的电磁场传播的介质。我们明确地获得了运动介质中的感应场的分量，如在实验室\emph{rest}框架中所看到的。这使我们能够读取运动介质的介电常数，磁导率和磁电矩阵的表达式，反过来，从实验室的角度来看，可以将其解释为不同的物理材料
2020-07-25 cond-mat.mtrl-sci gr-qc physics.class-ph
Quantile motion of electromagnetic waves in wave guides of varying cross section and dispersive media
我们讨论了应用分位数的概念的轨迹和速度的电磁信号的传播在波导管的变化截面。分位数运动是对量子力学和经典电动力学中可测守恒量输运性质的一般描述。在后一种情况下，我们认为电磁能的分位数运动是物理测量的直接结果。在这个意义上，分位数速度也对应于传播介质中存在障碍和不均匀性时的电磁信号速度。我们表明，这个信号的速度总是小于真空中的光速。使用数值例子，我们展示了如何典型的波现象可以描述的分位数运动。
1998-09-22 physics.class-ph physics.comp-ph
Momentum of the Electromagnetic Field in Transparent Dielectric Media
我们提出的论点赞成的命题，即光的动量内的透明电介质是算术平均的闵可夫斯基和亚伯拉罕动量。利用从静止到运动参考系的场（和坐标）的洛伦兹变换，我们证明了两个参考系之间电磁能量和动量的一致变换。我们还研究了静态的动量（即，时间无关的）电磁场，并表明之间存在的紧密联系的坡印廷矢量和动量密度延伸到整个频谱的零频率限制。在本文给出的具体例子中，非吸收介质材料内部的静态场具有闵可夫斯基动量。
2012-07-26 physics.class-ph physics.optics
Electromagnetic Boundary Conditions for Space--time Interfaces
该研究提出适用于电磁介质间任意时空界面的通用电磁边界条件族，涵盖纯空间、纯时间边界条件等特例，利用四维时空解决电磁场跨三维超曲面连接问题，且证明其是符合因果性和线性性的最通用条件。
2025-07-08 physics.class-ph physics.optics
Radiation pressure and the distribution of electromagnetic force in dielectric media (II)
利用时域有限差分法（FDTD）计算了不同形状和光学性质的介质中及其周围的电磁场分布。借助于本构关系，我们继续计算束缚电荷和束缚电流密度，然后采用洛伦兹力定律来确定感兴趣的区域内的力密度的分布。对于几个简单的情况下，存在的解析解，这些解决方案被发现是完全符合我们的数值结果。我们还分析了更复杂系统中的场和力的分布，并讨论了我们的发现与实验观察的相关性。特别是，我们证明了单光束捕获的介质微球浸没在液体中的条件下，是典型的光镊。
2014-01-28 physics.class-ph physics.optics
Dispersion relation for anisotropic media
研究了电磁波在各向异性介质中的传播问题，该介质具有介电常数和磁导率的两个通用矩阵$ε^{ij}$和$μ^{ij}$。这些矩阵不需要是对称的、正定的，甚至是可逆的。在无度规电动力学方法的框架下，导出了紧致的张量色散关系。所得公式可用于电磁波在经典介质和具有一般线性本构关系的现代类型介质（包括超材料）中传播的理论研究。
2009-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Edge modes in 2D electromagnetic slab waveguides: analogues of acoustic plasmons
我们分析了平面电磁波由两个完美的电导体形成的平板波导限制。值得注意的是，描述这种波导中的横向电磁模式的2D麦克斯韦方程组精确地映射到流体或气体中的声波方程。我们发现，两个平板波导与相反的符号磁导率之间的接口支持一维边缘模式，类似于表面声学等离子体在接口与相反的符号质量密度。我们分析了这种新型的边缘模式的情况下，各向同性介质和各向异性介质张量渗透率（包括双曲介质）。我们还考虑到“非厄米”的边缘模式与虚频率或/和传播常数。我们的理论预测是可行的光学和微波实验涉及二维超材料。
2020-07-21 physics.class-ph physics.optics
Forces and momenta caused by electromagnetic waves in magnetoelectric media
分析了电磁波在磁电介质中的传播。最近，Feigel预测这样的介质可能“从真空中提取动量”，在这个意义上，虚波（电磁场的真空波动）的总动量是不平凡的。我们的目标是检验这种效应的可行性。在我们的研究中的关键点是一个假设的有限尺寸的磁电样品，这使我们能够减少的动量和力的电磁波作用在样品的介质外的真空区域的计算。在这个框架中，我们证明，与Feigel相反，由虚引起的总力为零，在这种效果中应该考虑到的模式的适当计数。此外，我们发现，磁电矩阵的两个不可约的部分表现出不同的可能Feigel效应。本文在原有的虚电磁波测量方案的基础上，提出了一种适合于用实电磁波测量介质磁电磁化率的实验方案。
2007-10-11 cond-mat.other gr-qc physics.class-ph
Electromagnetic force and torque in ponderable media
麦克斯韦的宏观方程与洛伦兹力定律的广义形式相结合，是一组完整且一致的方程。这五个方程不仅与狭义相对论完全相容，而且也符合能量、动量和角动量守恒定律。我们证明了与守恒定律的一致性：当一束光进入磁性介质时，入射线（或角）动量的一小部分以由亚伯拉罕动量密度ExH/c^2和电磁场群速度V_g确定的速率注入介质。入射、反射和透射动量的平衡随后在光束的前缘处作为力（或扭矩）传递到介质，光束以速度V_g通过介质传播。我们的分析并不要求“隐藏”动量遵守守恒定律，也不溶解成关于有重介质中电磁动量性质的模糊性。电磁场的线动量和角动量明显与亚伯拉罕动量有关，相位折射率和群折射率（n_p和n_g）在力、力矩和动量密度的表达式中起着明确而明确的作用。
2014-02-18 physics.class-ph physics.optics
The role of symmetrical inhomogeneity in problems of electromagnetic wave propagation
具有对称不均匀性的介质由于当电磁波传播通过这种介质时发生的许多效应而引起了极大的兴趣。一般来说，某种介质的不均匀性意味着介质的折射率不是恒定的，并且具有某种空间依赖性。这些类型的介质被称为梯度折射率（GRIN）介质。GRIN光学描述了与GRIN介质相关的不同光学效应。GRIN光学检查与介质和/或材料的折射率梯度相关的不同现象。在这种材料中传播的电磁波产生许多效应，这些效应被用来制造透镜、光纤和其他器件。对称不均匀性是指介质或材料的不均匀性不是位置的任意函数，而是具有某种对称性的情况。在这篇论文中，我们的主要重点是两种类型的非均匀介质。首先，我们研究光子晶体，这是一种折射率周期性变化的光学结构。另一种类型的不均匀性，即检查，是当介质的折射率是位置的连续函数的情况下。此外，中心焦点是给具有不同的对称性的配置文件。具体来说，我们调查的影响发生在麦克斯韦鱼眼轮廓，具有球对称性，以及一个扩展的对称性，将在第3章和第4章进行深入研究。
2022-08-29 physics.class-ph physics.optics
Energy-Momentum Tensor and Related Experimental Analysis of Electromagnetic Waves in Media
本文发现介质中电磁波的能量-动量张量与流体相似，基于电磁场与介质相互作用项提出守恒的新张量，同时导出 Minkowski 和 Abraham 动量，并自洽解释了多项光压与变形实验。
2023-08-24 physics.class-ph physics.optics
Electromagnetic energy and momentum in moving media
电磁能量-动量张量问题是宏观电动力学中最古老和最有争议的问题之一。在这个问题的中心是一个关于运动介质的闵可夫斯基和亚伯拉罕张量的争论。报告概述了目前的情况。在一般的拉格朗日-诺特框架下讨论后，闵可夫斯基张量被恢复为正则能量-动量。结果表明，能量，动量和角动量的平衡方程总是满足开放的电磁系统，尽管缺乏的正则张量的对称性。另一方面，虽然亚伯拉罕张量不是从第一原理定义的，但只要有类时向量，就可以用公式给出一个一般的对称化处方。详细分析了具有各向同性电磁性质的相对论性理想流体与电磁场相互作用的变分模型。阐明了介质的闵可夫斯基能量动量张量、正则能量动量张量与亚伯拉罕张量之间的关系。它表明，亚伯拉罕能量动量是相关的时，物质的4-速度是唯一的协变变量，进入本构张量。
2008-08-14 gr-qc hep-th physics.class-ph
Electromagnetic Scattering by Bianisotropic Spheres
体双各向异性介质中的电磁场可以使用平面波来表示，平面波的k矢量可以使用折射率算子方法来找到，并且属于落入用作双各向异性介质分类的5个双曲线类之一的菲涅耳波表面[Durach等人，应用科学，（2020），PIER（2022）]。已经证明，或者，矢量球谐函数的线性组合可以用作旋电、旋磁和旋向各向异性介质中的矢量亥姆霍兹方程的一组解，以发展各向异性球体散射的Mie理论[Lin，Chui，Phys.Rev.E（2004），Li，Ong，Zheng，Phys.Rev.E（2012）]。本文将双各向异性介质中的电磁轨道引入到矢量球谐函数的线性组合中，它表示双各向异性介质中Maxwells方程的一组解。利用这些双各向异性轨道，我们发展了一个理论的电磁辐射散射的双各向异性球与任意有效材料参数和尺寸。作为副产品，我们得到了一个简单的表达式，用于矢量平面波在矢量球谐函数上的展开（参见。Sarkar，Halas，Phys.Rev.E（1997））。我们得到了瑞利极限下的极化率表达式，与静电近似的结果一致[Lakhtakia，J.Phys（1990），Sihvola，Mic.光学技术Lett.（1994）]。
2023-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
An operator approach to the analysis of electromagnetic wave propagation in dispersive media. Part 1: general results
本文研究色散各向同性无源线性介质中电磁波传播的数学模型，通过算子方法分析因果性、无源性与 Herglotz 函数的联系，并探讨广义 Lorentz 模型的稳定性、能量守恒及耗散等物理与数学性质。
2025-03-31 math-ph math.AP math.MP
Time-dependent one-dimensional electromagnetic wave propagation in inhomogeneous media: exact solution in terms of transmutations and Neumann series of Bessel functions
在一维情况下，描述电磁波在非均匀各向同性介质中传播的时间相关麦克斯韦系统简化为双曲变量的双复值函数的Vekua型方程，参见arXiv：1001.0552。在arXiv：1410.4873中，使用这种约化，根据一对达布相关的嬗变算子arXiv：1111.4449获得了系统的通解的表示。在arXiv：1508.02738中，获得了嬗变积分核的傅里叶-勒让德展开。在本工作中使用这种扩展获得一个精确的解决方案的问题，正常入射的电磁时间相关的平面波的传输通过一个任意的非均匀层。该结果可用于发射调制信号的有效计算。特别是，它表明，在经典的情况下，在一个三角傅立叶级数的信号表示的解决方案的问题可以写在形式的诺依曼系列的贝塞尔函数的系数的精确公式。这种表示法适合于数值计算.
2019-10-29 math-ph math.AP math.MP
A generalized Debye source approach to electromagnetic scattering in layered media
Courant Institute, New York University（纽约大学柯朗数学科学研究所）
本文提出一种免受低频不稳定影响的电磁散射方法，基于广义德拜源表示，实现电场与磁场在静态极限下的解耦，适用于平面几何和半空间散射问题。
2013-10-16 cs.NA math-ph math.MP
