基于FDTD的超材料中电磁波传播的演示  

Demonstration of Electromagnetic Wave Propagation in Metamaterials Based on FDTD Method

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作  者:张永刚[1] 梁兰菊 尹克昊 ZHANG Yonggang;LIANG Lanju;YIN Kehao(School of Electrical and Information Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China;School of Opto-electronic Engineering,Zaozhuang University,Zaozhuang 277160,China)

机构地区:[1]安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南232001 [2]枣庄学院光电工程学院,山东枣庄277160

出  处:《枣庄学院学报》2023年第2期108-114,共7页Journal of Zaozhuang University

基  金:安徽省高等学校省级质量工程(2019jyxm1168,2020kfkc178,2021kcszsfkc118);安徽理工大学研究生核心课程(2021 HX006)。

摘  要:由麦克斯韦方程组推导得到波动方程,并分析电磁波的传播特性是电磁场课堂教学的重点和难点。基于时域有限差分法,以电磁场在超材料中的传播的隐身和聚焦为例,将麦克斯韦旋度方程在空间上离散,把电磁场对时间的微分在时域上离散,计算电磁场在超材料中的传播情况。用时域有限差分理论分析电磁波传播原理并直观形象地演示电磁波是如何传播的,以帮助学生加深对电磁波理论的理解。Analyzing the propagation characteristics of electromagnetic waves from wave equations and Maxwell equations are the key and difficult points of electromagnetic field teaching.Based on the finite difference time domain(FDTD)method,taking two special cases of electromagnetic field propagation in metamaterial as examples:Electromagnetic Cloaking and Electromagnetic focusing,the paper discretizes Maxwell curl equation into difference equation in space,calculates the propagation of electromagnetic field in metamaterial under different time steps,demonstrates the propagation characteristics of electromagnetic field.Analyze the propagation of electromagnetic waves and demonstrate how electromagnetic waves propagate in an intuitive way to help students understand electromagnetic wave theory.

关 键 词:时域有限差分法 麦克斯韦方程组 波动方程 超材料 电磁场教学 

分 类 号:G642.4[文化科学—高等教育学]

 

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