A forgotten argument by Gordon uniquely selects Abraham's tensor as the energy-momentum tensor for the electromagnetic field in homogeneous, isotropic matter
考虑到物质中电磁能张量问题的现状，也许有必要回顾一下1923年W。戈登让我们考虑一种物质介质，当在其静止坐标系中观察时，它是均匀的和各向同性的。对于这样的介质，戈登的论点允许减少上述问题的一个类似的，定义在广义相对论真空，在存在一个适当确定的有效度规。对于后一个问题，拉格朗日量的形式是已知的，因此能量张量的确定是一个简单的问题。我们只需要对以这种方式选择的拉格朗日量相对于真实度规进行哈密顿导数。亚伯拉罕张量因此被选为电磁能量张量的介质是均匀的和各向同性的在其静止框架。
1997-04-21 gr-qc physics.class-ph
Ponderomotive forces in electrodynamics of moving media: The Minkowski and Abraham approaches
在一般情况下，显式紧凑公式推导出的运动介质的宏观电动力学中的有质动力的Minkowski和亚伯拉罕方法。考虑Minkowski本构方程，利用Abraham能量-动量张量的特殊表示，得到了介质速度与空间坐标和时间任意相关情况下Abraham力和非定常外电磁场情况下Abraham力的简洁表达式。我们把亚伯拉罕方法和闵可夫斯基方法中有质动力之间的差异称为亚伯拉罕力，不仅考虑了静止介质，而且考虑了运动介质。在考虑协变的欧姆定律和本构Minkowski关系的情况下，导出了外电磁场作用于介质中传导电流的洛伦兹力。从物理学的角度追溯了有质动力的四维矢量定义为介质中电磁场的能量动量张量的四维发散的论证。
2016-11-08 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
First principles approach to the Abraham-Minkowski controversy for the momentum of light in general linear non-dispersive media
本文研究了具有线性本构律的一般运动非色散介质中光的能量动量张量的定义问题。使用经典场论的基本原理，我们表明，正确理解的问题，一个需要仔细区分的情况时，材料介质被建模为背景上的光传播或作为整个系统的动态部分。在前一种情况下，我们证明了电磁场的（广义）Belinfante-Rosenfeld（BR）张量与Minkowski张量重合。我们推导出一套完整的平衡方程，这个开放的系统，并表明背景介质的对称性直接关系到闵可夫斯基量的守恒。特别地，对于各向同性介质，尽管闵可夫斯基张量是非对称的，但光的角动量是守恒的。对于光与物质相互作用的封闭系统，我们将物质介质建模为相对论性非耗散流体，并证明了封闭系统的总BR张量总是可以用Abraham分离或Minkowski分离表示。然而，在动力学介质的情况下，平衡方程在亚伯拉罕张量方面有一个特别方便的形式。我们的研究结果概括了以前的尝试，并提供了一个统一的理解长期存在的亚伯拉罕-闵可夫斯基的争议没有特设的参数的第一原理的基础。
2015-02-22 gr-qc hep-th physics.class-ph
Minkowski Momentum Resulting from a Vacuum-Medium Mapping Procedure, and a Brief Review of Minkowski Momentum Experiments
本文讨论了宏观电动力学中闵可夫斯基动量的解释及其物理意义。（1）采用折射率$n$为常数的简单电介质模型，用映射方法证明了介质中的电磁场如何映射到真空中的相应场。这张地图是在很多年前提出的[1]。Brevik和B.劳特鲁普马特Fys.医疗Dan.维德Selsk { \bf 38}（1），1（1970）]，但显然不是众所周知的。这一过程的一个特点是，它显示了闵可夫斯基能量-动量张量如何自然地适合于正则形式。特别是辐射场的电磁四动量矩的类空性（在某些惯性系中意味着负的电磁能），在切伦科夫效应中得到了显著的证明，值得注意。(2)我们的第二个目标是对最近的一些电磁动量实验进行批判性分析。在解释时必须小心：人们很容易被误导，并得出结论，认为实验对能量-动量问题很重要，而实验证明的只是亚伯拉罕-闵可夫斯基力在表面层或非均匀区域中的作用。亚伯拉罕-闵可夫斯基力是两个能量-动量张量的共同力，并且不携带关于场动量的信息。作为最后一项，我们提出了一个实验，可以证明亚伯拉罕力在高频下的存在。这最终将成为1975年经典低频Lahoz-Walker实验的受欢迎的光学模拟。
2016-10-21 physics.class-ph physics.optics quant-ph
Electromagnetic momentum and the energy-momentum tensor in a linear medium with magnetic and dielectric properties
在连续介质中，能量-动量张量体现了能量守恒、线动量守恒和角动量守恒之间的关系。利用具有完整运动方程的线性封闭系统中定义明确的总能量和总动量，构造了具有磁性和介电性质的静止简单线性材料的总能量-动量张量，该材料由穿过梯度折射率减反射膜的准单色光脉冲照射.围绕亚伯拉罕和闵可夫斯基动量的令人困惑的问题被完全用守恒原理、总能量和总动量来处理。基于无痕、对称的总能量动量张量的物质四散度，我们导出了宏观场的电磁连续性方程和运动方程。我们确定宏观麦克斯韦方程组和守恒原理的连续形式之间的矛盾。我们解决的矛盾，这是实际的根本问题的亚伯拉罕-闵可夫斯基的争议，通过构建一个统一的版本的连续电动力学是基于建立之间的一致性三维麦克斯韦方程组宏观场，电磁连续性方程，四个发散的总能量动量张量，以及简单线性介质中宏观场电动力学的四维张量公式。
2015-02-11 physics.class-ph physics.optics
Alternative formulation of the macroscopic field equations in a linear magneto-dielectric medium: Lagrangian field theory and spacetime setting
一个透明的线性磁介电材料在自由空间中，由一个有限的quasimonochromatic场照明是一个封闭的系统，明确地说，无论什么场和材料子系统，一个定义。能量-动量张量，这是正式来自麦克斯韦-闵可夫斯基场方程是不一致的角动量和线性动量守恒在这个封闭的系统，这是非常坚实的事实是基础和持续的问题亚伯拉罕-闵可夫斯基的争议。亚伯拉罕-闵可夫斯基难题的现存解决方案是把麦克斯韦连续统电动力学作为一个子系统，并将总能量-动量张量写成麦克斯韦电磁子系统能量-动量张量和唯象材料子系统能量-动量张量之和。我们证明了麦克斯韦连续电动力学违反了物理学的基本原理，麦克斯韦连续电动力学补充的材料子系统猜想违反了物理学的基本原理。利用场论推导了透明线性磁介质中宏观电磁场的合理方程。新的场方程是宏观电动力学、守恒定律、狭义相对论和连续线性介质中的不变性的自洽公式的一部分。在新的公式中，时间和空间坐标被重整化的连续线性介质，而不是介电常数和磁导率被携带作为独立的材料参数。那么，一个各向同性、均匀、平坦、四维、连续、线性、非闵可夫斯基的时空是一个简单线性介质的连续电动力学的适当设置，在这个简单线性介质中，光的有效速度是$c/n$，每个介质将与不同的时空相关联。
2022-02-10 physics.class-ph physics.optics
Alleviating Oscillatory Approximate-Kernel Solutions for Cylindrical Antennas Embedded in a Conducting Medium: a Numerical and Asymptotic Study
我们减轻不自然的振荡发生在电流分布沿线性圆柱形天线中心驱动的三角函数发生器和嵌入在导电介质中。对于无限长（或有限长）的圆柱形偶极子，强烈波动的电流作为天线理论的经典积分方程的小$z_0$渐近（或数值）解出现，其中$z_0$是离散长度。为了减轻振荡，我们采用了适当的有效电流进一步最近的补救措施的振荡实现了一个完美的导电线性圆柱形天线的有限长度的情况下，周围介质是自由空间。我们推导出渐近公式的无限天线进行数值测试，并指出的物理意义的有效电流超越了单纯的计算设备。
2020-02-21 physics.class-ph physics.comp-ph
A Comparative Study of magneto-thermo-elastic wave propagation in a finitely conducting medium under thermoelasticity of type I, II, III
本文在Green-Naghdi I、II、III型热弹性理论下比较研究了有限导电介质中磁-热-弹性波的传播，通过摄动法求解色散关系并数值分析相速度、比损耗和穿透深度，揭示GN-II模型与I、III型在波衰减、色散及热模相速度方面的显著差异。
2019-02-06 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
Generalized Lorentz law and the force of radiation on magnetic dielectrics
麦克斯韦的宏观方程与广义洛伦兹定律的结合是一个完整而一致的集合;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。与电磁场相关的线动量密度为p_EM（r，t）=E（r，t）\timesH（r，t）/c^2，无论场是在真空中还是在有重介质中。[均匀、线性、各向同性介质通常由其电和磁导率ε_0 * ε（w）和μ_0 * μ（w）指定。]存在于有质量介质中的电磁动量通常被称为亚伯拉罕动量。当一个电磁波从自由空间进入介质时，它会以密度分布p_EM（r，t）确定的速率带来亚伯拉罕动量，该动量以光的群速度在介质中传播。根据牛顿第二定律，入射、反射和透射（电磁）动量的平衡随后作为机械力转移到介质。辐射场对介质的机械力也可以通过直接应用洛伦兹定律的广义形式来计算。这两种力的计算方法得出相同的结果，这是我们主张电动力学方程（麦克斯韦+洛伦兹）符合动量守恒定律的基础。当应用洛伦兹定律时，必须注意适当地考虑材料色散和吸收、材料边界处的不连续性以及有限的光束尺寸的影响。本文论证了磁介质中电磁力计算中的一些问题。
2012-08-03 physics.class-ph physics.optics
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
Radiation pressure on a dielectric wedge
电磁辐射作用在电介质上的力可以直接应用经典电动力学的洛仑兹定律导出。当光的电场作用于介质中的（感应的）束缚电荷时，其磁场对束缚电流施加力。我们使用的例子楔形固体电介质，沉浸在一个透明的液体和照明在布鲁斯特角，证明电磁场的线性动量内的电磁场既没有闵可夫斯基和亚伯拉罕的形式;相反，正确的表达的动量密度有相等的贡献。这样表示的入射动量的时间变化率等于作用在楔形物上的力加上周围液体所受的力。
2014-01-28 physics.class-ph physics.optics
Lagrangian dynamics of the coupled field-medium state of light
在最近引入的光的质量极化子（MP）理论[Phys. Rev. A 95，063850（2017）]中，光的光学力在介质中向前驱动原子质量密度波。在这项工作中，我们提出的拉格朗日制定的MP理论直接从最小作用量原理和著名的拉格朗日密度的电磁场和介质内的狭义相对论。拉格朗日密度和由此产生的欧拉-拉格朗日方程直接导致光学亚伯拉罕力的唯一表达式，而无需任何进一步的假设，该力在MP光理论中动态耦合电磁场和介质。场与介质的耦合是对称的、双向的，满足作用与反作用的规律。耦合动力学方程还使得能够精确描述介质的非常小的动能作为光的耦合态的总能量的一部分。因此，本工作的拉格朗日公式是我们最近工作中讨论的MP理论的洛伦兹协方差性质的补充方法[Phys. Rev. A 99，033852（2019）]。我们展示了如何场和介质的耦合动力学方程可以解析地解决高斯光脉冲。令人惊讶的是，MP理论的动力学方程、光学力和应力-能量-动量张量的简单分析结果是如何从几乎一个世纪以来众所周知的拉格朗日密度的从头算得出的。
2019-07-30 physics.class-ph physics.optics
Maxwell's macroscopic equations, the energy-momentum postulates, and the Lorentz law of force
我们认为，电磁学的经典理论是基于麦克斯韦的宏观方程组，能量公设，动量公设，和广义形式的洛伦兹定律的力量。这七个假设构成了一个完整和一致的理论的基础，从而消除了对实际（即，极化P和磁化M的物理）模型，这些是麦克斯韦宏观方程的显着特征。在所提出的公式中，P（r，t）和M（r，t）是空间和时间的任意函数，它们的物理性质嵌入在理论的七个假设中。这些假设是自洽的，符合狭义相对论的要求，并满足能量守恒定律、线动量定律和角动量定律。这个公式的一个优点是，它通过简单地将亚伯拉罕动量密度E（r，t）x H（r，t）/c^2“分配”给电磁场，从而避开了围绕物质介质内电磁动量的长期存在的亚伯拉罕-闵可夫斯基争议。因此，这种明确定义的动量被认为是普适的，因为它不取决于场是传播的还是消逝的，以及主介质是否是均匀的、透明的、各向同性的、色散的、磁性的、线性的等。在物质系统的每一点上，局部和瞬时的动量密度都是唯一的、明确的，是用位于这点。根据广义洛伦兹定律，封闭系统的总电磁动量随时间的任何变化都会导致施加在系统内物质介质上的力。
2013-12-12 physics.class-ph physics.optics
Self-force on moving electric and magnetic dipoles: dipole radiation, Vavilov-Čerenkov radiation, friction with a conducting surface, and the Einstein-Hopf effect
考虑了在真空中和介质中作匀速运动的任意含时电偶极子或磁偶极子的经典电磁自力。当然，在真空中，这样的粒子上没有净力。相反，由于辐射导致粒子的质量损失，自作用力精确地抵消了这种惯性效应，因此在非相对论和相对论两种情况下，在不考虑辐射场或辐射反应的情况下，推导出了偶极辐射辐射能量的光谱分布。如果粒子在均匀介质中的运动速度超过光速，则产生瓦维洛夫-切伦科夫辐射。这是由不同的偏振态，在协议与早期的结果弗兰克。研究了平行于不完全导电表面运动的点偶极所经历的摩擦。最后，重新推导了量子/热爱因斯坦-霍普夫效应。我们得到一个封闭的形式的光谱分布的力，并证明，即使原子和黑体背景有独立的温度，力确实是一个阻力的情况下，极化率的虚部是成比例的功率的频率。
2020-06-27 hep-th physics.class-ph quant-ph
Remarks on the Casimir force for magnetodielectric media
博耶证明了一个完美的导电板排斥一个完美的导磁板，与两个完全相同的完美的导电/导磁板之间的吸引卡西米尔力相反。为了深入了解Boyer力和Casimir力之间的差异，我们使用应力张量方法推导了Boyer力，然后使用介电变分法。格林并矢，在电和磁格林函数，提出了一个电介质填充一半的空间和另一个磁介质填充另一半的空间，使两个半空间是平行的，并分开一个距离$a$。我们观察到Boyer腔中的散射光谱分布是Fermi-Dirac型的，而Casimir腔中的散射光谱分布是Bose-Einstein型的。基于这一观察，我们得出结论，波耶力和卡西米尔力之间的差异是由各自的腔中可能的散射的统计。
2018-10-03 hep-th physics.class-ph quant-ph
Electrodynamic forces in elastic matter
本文提出了一种电磁场作用下弹性各向同性物质动力学的宏观理论。我们利用戈登的广义相对论推导亚伯拉罕的电磁能量张量作为出发点。物质的弹性和惯性行为的必要描述是通过胡克定律的四维推广来提供的，通过引入四维"位移“矢量而成为可能。正如Nordstroem所暗示的那样，电致伸缩和磁致伸缩的物理起源归因于物质变形引起的电磁本构方程的变化。部分的电磁拉格朗日量，取决于该变形的情况下，各向同性介质和所得到的表达的电致伸缩力的推导，从而显示如何更现实的运动方程的物质受到电磁场可以构造。
1999-12-03 cond-mat gr-qc physics.class-ph
