光电工程师社区

标题: [讨论]电磁学与光学 [打印本页]

作者: 乏味 时间: 2003-3-14 19:01
标题: [讨论]电磁学与光学
  电磁学是研究电、磁和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。

  早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。

  电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。

  麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等)，而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。

  电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。

  和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容上并没有原则的区别。一般说来，电磁学偏重于电磁现象的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。

作者: kevin 时间: 2003-3-15 00:22
标题: [讨论]电磁学与光学
光是一种电磁波，这一理论在实际生产中很有用。在光通讯行业的应用更为广泛。

作者: quartz 时间: 2003-3-16 19:19
标题: [讨论]电磁学与光学
光（可见光）只是电磁波谱的很小一段，本质上，从射频到微波到红外、可见、紫外直到X射线及之上，均为电磁波。

作者: masmin 时间: 2003-4-9 22:05
标题: [讨论]电磁学与光学
电磁学与光学在一定意义上来讲是遵循一样的物理学原理的，但是，它们也有各自本身的特点。光这种东西就是现在它的一些特性我们还不理解，所以我们不便对它下太早的结论------比如说：它为什么没有静止质量？。

作者: coolice 时间: 2003-4-10 18:01
标题: [讨论]电磁学与光学
静止质量也是光子和电子的最大区别，所以说，光子不可以存储，而电子可以存储

作者: ic5 时间: 2003-4-10 18:19
标题: [讨论]电磁学与光学
光存贮真的不能实现吗？科学的未来，谁又能断言呢？

作者: wenfloweret 时间: 2003-4-11 05:29
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作者: chenlu 时间: 2003-6-17 22:43
标题: [讨论]电磁学与光学
光是可以存贮信息的，这句话优点的牵强附会了，它只是利用光学性质来存储信息的，不是光存储的意思。我想上面说的是将光存储起来吧？这个问题你要是能解决的话就能得到Nobel奖了，呵呵

作者: 土豆 时间: 2003-6-18 07:20
标题: [讨论]电磁学与光学
听说国外已经可以把原子蒸汽中的光速降低到每秒数厘米或0---光停止，
这大概可以算是光存储了吧？
其实如果能把光速降到很低时，可能会很多有趣的实验，
比如“克尔效应”，我们或许能看到光随着外加电场的增加而偏转加大？
还有法拉第磁光效应，估计较低的磁场就很容易使光的偏振面旋转很大的角度？
还有光在强螺线管磁场下的旋转散射现象等等吧，
看来国外会较多的了解到光的一些有趣现象和本质？

作者: wooddoor 时间: 2003-6-19 00:14
标题: [讨论]电磁学与光学
好像光子现在可以实现存储了！

作者: wenfloweret 时间: 2003-6-19 00:15
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: miao2 时间: 2003-6-19 02:41
标题: [讨论]电磁学与光学
faint，
CDROM是物理上由模具压的具有1/4波长左右的坑组成的，在坑和岸转换的过程中用激光束读出0和1；
CDR是利用激光烧洞，然后读取0和1
CDRW是利用相变的原理。

作者: 我是光光 时间: 2003-6-25 00:03
标题: [讨论]电磁学与光学
to土豆
如何将原子蒸汽中的光速降低.从哪里得到的信息呀
share一下了,谢谢

作者: 土豆 时间: 2003-6-25 05:12
标题: [讨论]电磁学与光学
转自：
http://scienceweb.biz/pnn/print_sci_news.asp?news_id=637
---------------------------------------------------------

　　在室温下，红宝石可以用来大幅度地降低光速。这项技
术可望应用於通讯系统的设计。

　　‘光’ 　是物理学中令人难以捉摸的一个现象。它的
粒子-波动二相性　曾经是令科学家们想不透的问题。此外
　到目前为止　它在真空中行进的速度(C~3e8 m/s)　也没
有其它的物理量可以与其相比。由於它在介质中行进的速度
(群速度　group velocity, Vg)　会受到该物质折射系数
(n)的影响而变慢(Vg=C/n)　科学家们从很早就在思考　如
何能够将光的速度　减慢到可以与其它实验配合的程度。

　　由於当光的速度受到介质影响而变慢的同时　其被介质
所吸收的程度也特别严重　使得实验无法准确地量测到这个
现象。近年来　科学家们采用一项名为
EIT(electromagnetically induced transparency) 的技术
　达成在极低温(接近绝对温度零度) 的条件下　雷射光在
特殊物质的气体中　行进速度被减慢到8-45m/s的结果。在
最近的Physical Review Letters中　罗彻斯特大学光学中
心的Matthew Bigelow与所属的研究小组　则报导了在室温
下　利用spectral hole burning的效应　在红宝石中达成
将光速减慢到约57.5m/s的研究成果。

　　所谓的spectral hole burning效应　是在某些物质中
　存在著一组能阶　包含一个基态与一个受激态　在其间有
一介稳态(metastable)的能阶。当有入射光将电子由基态激
发至受激态时　受激发的电子会在几个picosecond(一兆分
之一秒)的时间内跃迁到介稳态。在经过约长达几个
milisecond(千分之一秒)的时间後　电子才会回到基态　并
释放出波长与入射光波长相近的光子。而在该物质的吸收/
穿透光谱上　在特定的波长附近　便会形成一个空区　意味
著该特定波长的光无法通过。并且该频谱空区的频宽　大约
等於电子从介稳态降回基态时间的倒数。

　　Bigelow等人的实验　是使用波长514.5nm的氩离子雷射
作为入射光源　利用脉冲或正弦波透过光电晶体对雷射光作
波幅的调制。然後将调制後的光通过焦距为40cm的透镜　射
入一长为7.25cm的红宝石。最後　通过红宝石的光　连同参
考讯号　同时显示在数位示波器上以比较雷射光在红宝石中
　究竟被延迟了多久。他们发现　在使用功率为0.25W　调
制频率60Hz时　可以得到达1.26ms的延迟。代表在7.25cm长
的在红宝石中　雷射光要花1.26ms的时间来行进　所以光在
介质中的速度　被减低到仅有约58m/s。他们同时发现　光
在红宝石中速度减慢的程度　也会受到调制频率　入射光功
率　以及入射光强度的影响。并且实验的数据　与相关理论
所预测的结果十分吻合。

　　虽然Bigelow等人的实验结果　并没有为光速的降低创
下新的记录。但是　由於他们的实验在室温下就可达成　这
对於将这项技术应用在现有的光电元件或通讯系统上　提供
了令人乐观的可能性。看来　科学家们在与光速赛跑的记录
上　又往前跨了一步。

原始论文：
1、Nature Science Update: Ruby slows light at room
temperature

2、Observation of Ultraslow Light Propagation in a
Ruby Crystal at Room Temperature, Matthew S. Bigelow
et al., Physical Review Letters 90, 113903 (2003)

0000000000000000000000000000000000000000000000000000

另外参见：
http://www.asiaa.sinica.edu.tw/Outreach/news/2003/03052102.htm
http://www.dljskj.gov.cn/news/shownews.asp?newsid=9466
http://www.dragonsky.net/sqlforum/showannounce.asp?boardID=11RootID=334953ID=334953

作者: 谐振光 时间: 2003-6-27 07:22
标题: [讨论]电磁学与光学
科学中文版
具体哪一期不清楚
不是前年的就是去年的

作者: aleda 时间: 2003-7-5 19:06
标题: [讨论]电磁学与光学
那各位认为如果要向光通信的方向发展，是不是应该先详细掌握《电磁学》这门课呢？

作者: 冲浪高手 时间: 2003-7-5 19:20
标题: [讨论]电磁学与光学
光携带从某种意义来说也是光存储。
静止和运动是相对的

作者: 土豆 时间: 2003-7-6 05:27
标题: [讨论]电磁学与光学
能否把“光子”关在两个反射镜之间呢？
只是存储的时间有限吧？
只要不断的提高反射率就可以把光存储的时间不断延长了？

或者以后如同超导体一样，也会有一种“光超导体”？比如一种无损耗光纤？
那就可以把光圈起来了？让它一圈圈的绕吧，也算是光存储了？

作者: 土豆 时间: 2003-7-7 22:22
标题: [讨论]电磁学与光学
从地球向“月亮反射镜”发射一个激光脉冲，
当它返回地球时当然是衰减的很多了，
月地平均距离=38万公里，
所以这个光脉冲在月地之间存储了大约2秒钟，
两面近距离的反射镜之间的光脉冲就储存不了这么长时间了，
因为频繁的反射损耗太大？

那么很多年以前的光信号或许经过若干年后也会被某个星球重新反射回来？
只是已经衰减到太小的地步了？

作者: 冲浪高手 时间: 2003-7-18 19:17
标题: [讨论]电磁学与光学

下面引用由土豆在 2003/07/05 09:27pm 发表的内容：
能否把“光子”关在两个反射镜之间呢？
只是存储的时间有限吧？
只要不断的提高反射率就可以把光存储的时间不断延长了？
或者以后如同超导体一样，也会有一种“光超导体”？比如一种无损耗光纤？
...

我认为理论上正确.电子存储信息时恐怕也是要损耗的吧,不过它损耗的比较少,保存的时间比较长.所以比较容易做到.
前一段时间有个报道,美国向别的星球发了一个信息,估计要四十年才能到达.他们用的应该是光存储及光传递吧.

作者: 听风吹过 时间: 2003-7-20 22:38
标题: [讨论]电磁学与光学
我认为把光子关在两块反射镜中间呢理论上也许是正确的，只要损耗减少到一定程度是不是也可以保存一定的时间？

作者: 土豆 时间: 2003-7-21 23:47
标题: [讨论]电磁学与光学
其实电场、磁场、电磁场之间是有其内在联系的，
这个内在联系就是正在探索或探索了100年的“光介质”，
现在的称呼就多了，比如暗物质、隐粒子、超基本粒子、新以太、...，
有人把电场和磁场都看成是一种“以太旋涡”，电磁场则是“以太波动”，
其实旋涡也是一种波（扭波），只是“介质波”的疏密间断性不太明显罢了，
所以从这个角度看，“以太运动”是早就可以被存储了，
只是“以太纵波”---光还难以存储很长时间，

从声波的情况看，只有当反射面平整、密实的时候，
声波的反射率才会较高，但这个“平整密实”是相对空气分子而言的，
你可以把空气分子关在一个瓶子里，甚至压缩它，得到高压空气，
可是还没有一样东西能把“以太”关住，产生高压以太，
所以现在的反射镜对以太或光子来说其实是个大筛网和大丘陵，
所谓的光能损失大概就是这个原因了，
那么努力的方向也就清楚了：反射镜需要钠米级、吉米级、...的平整密实度？
让我们一起向着伟大的微小奋勇前进吧？呵呵，

作者: kudzu2002 时间: 2003-7-24 02:50
标题: [讨论]电磁学与光学
感觉回到了学校，但是我不喜欢

作者: 土豆 时间: 2003-7-24 09:21
标题: [讨论]电磁学与光学
各抒己见而已，至少不用考试吧？呵呵，
如果现在的学校里可以讲讲这些异见的话，就好了？

作者: mamba 时间: 2003-9-7 00:16
标题: [讨论]电磁学与光学
光存储我认为本质上是光量子态得存储，将光速减慢到17m/s也是通过光子与物资相互作用将光所带信息转移到物质（一般是原子）中，从而实现其动态存储。当然，这个信息不能存太久，因为原子得自发辐射影响，经过一段时间后将退回到作用前得状态。现在做得最好得是能到ms量级，这对将来量子信息发展，开发出量子计算机提供了一种可选择途径。

作者: shiping 时间: 2003-9-9 20:03
标题: [讨论]电磁学与光学
感覺真好﹗

作者: optoelectron 时间: 2003-9-9 20:58
标题: [讨论]电磁学与光学
我非常同意

下面引用由dong-mail在 2003/07/07 11:29am 发表的内容：
从目前的技术看来，通过光的速度的降低或者其他方面实现光子的存储的可能性不是很大。因为无论是通过介质或者通过反射等原理实现这一个功能的时候，都要损失大量的光能量，这个代价好象是太大了。

现在反射镜的反射率最多也就四个九（已是极端情况，非常难获得），即便是这样，经过10000次反射，其能量减弱为0.368-还不算其他损耗。通过介质降低光速，一样要损失能量，能量都损失了，那存储什么呢？

作者: happyjack 时间: 2003-9-13 22:18
标题: [讨论]电磁学与光学
作为光计算机的核心研究内容之一的光存储已经实现了
更麻烦的倒是光互联

作者: fishplj2000 时间: 2003-9-21 02:58
标题: [讨论]电磁学与光学
光学和电磁学是有联系和区别的
他们研究的基础问题是：在介质中的传播问题
但是，光子之间没有影响；电子之间有影响：
光子能平行传播，电子不能

作者: chenlu 时间: 2003-9-23 01:17
标题: [讨论]电磁学与光学
试问一下，光存储有什么作用呢？光子是不息的，存储了以后，光子就失去了其应有的特性了。光存储其基本含义就是利用光学作用存储信息的呀，说白了还是1，0存储机制。对于光的减速已经有很多人在做这个了，据我知道的，现在还没有什么大的进展，他的实现一定能引起一个大的革命，但是就根现在的超导一样，很难应用的。

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