الکترومغناطیس در محیطها
درون ماده، میدانهای الکترومغناطیسی توسط قطبش، مغناطش و رسانش تغییر مییابند که با معادلات ماکسول ماکروسکوپی و توابع پاسخ ماده توصیف میشوند.
Definition
مطالعه میدانهای الکترومغناطیسی در محیطهای مادی، که در آن بارهای مقید و جریانهای ناشی از قطبش و مغناطش، همراه با جریانهای رسانش آزاد، میدانها را تغییر میدهند و توسط روابط سازنده که میدانها را به پاسخ ماده مرتبط میکنند، خلاصه میشوند.
Scope
این حوزه به الکترودینامیک ماکروسکوپی محیطهای پیوسته میپردازد: قطبش و مغناطش ماده، میدانهای کمکی D و H، روابط سازنده دیالکتریک و مغناطیسی، رسانایی الکتریکی و قانون اهم، و گذردهی وابسته به فرکانس که خواص نوری مواد را کنترل میکند. این حوزه چگونگی تغییر شکل میدانها و امواج توسط پاسخ ماده را بررسی میکند، که بر پایه الکترودینامیک خلأ استوار است اما از آن متمایز است.
Sub-topics
Core questions
- چگونه بارهای مقید و جریانها میدانها را در داخل ماده تغییر میدهند؟
- چه روابط سازندهای پاسخ الکترومغناطیسی یک ماده را توصیف میکنند؟
- چگونه رسانایی جریانها و اتلاف انرژی را کنترل میکند؟
- چگونه پاسخ وابسته به فرکانس رفتار نوری را شکل میدهد؟
Key concepts
- قطبش
- مغناطش
- میدان جابجایی D
- میدان کمکی H
- گذردهی
- نفوذپذیری
- رسانایی
- روابط سازنده
Key theories
- معادلات ماکسول ماکروسکوپی
- میانگینگیری بر روی بارهای میکروسکوپی، معادلات ماکسول را در ماده با میدانهای کمکی D و H به دست میدهد که منابع آنها فقط بارهای آزاد و جریانها هستند و با روابط سازنده تکمیل میشوند.
- روابط سازنده
- قطبش، مغناطش و جریان رسانش از طریق گذردهی، نفوذپذیری و رسانایی به میدانها مرتبط میشوند که ممکن است به فرکانس، شدت میدان، جهت و تاریخچه بستگی داشته باشند.
Clinical relevance
الکترودینامیک مواد زیربنای خازنها و عایقها، دستگاههای نوری و فوتونیکی، رساناها و نیمهرساناها در الکترونیک، گرمایش مایکروویو و دیالکتریک، و خواص الکترومغناطیسی بافت بیولوژیکی مورد استفاده در تصویربرداری و درمان است.
History
کشف فارادی مبنی بر تأثیر دیالکتریکها بر ظرفیت خازنی، مطالعه میدانها در ماده را آغاز کرد. نظریه الکترون لورنتس و مدل رسانش درود در حدود سال ۱۹۰۰، توصیفات میکروسکوپی از قطبش و رسانایی ارائه دادند که بعدها توسط لاندائو و لیفشیتز به عنوان الکترودینامیک محیطهای پیوسته نظاممند شد.
Key figures
- Michael Faraday
- Hendrik Lorentz
- Paul Drude
Related topics
Seminal works
- landau1984
- jackson1998
Frequently asked questions
- چرا میدانهای D و H معرفی میشوند؟
- آنها بارهای مقید و جریانهای ماده را به گونهای بازآرایی میکنند که منابع آنها فقط بارهای آزاد و جریانها باشند، و این امر کاربرد معادلات ماکسول در مواد را پس از مشخص شدن پاسخ ماده سادهتر میسازد.
- رابطه سازنده چیست؟
- این یک قانون خاص ماده است که پاسخ (قطبش، مغناطش یا جریان رسانش) را به میدانهای اعمال شده، مانند گذردهی، نفوذپذیری یا رسانایی محیط، مرتبط میکند.