基于FDTD方法的三維結(jié)構(gòu)Casimir效應(yīng)研究.pdf

1、由荷蘭物理學(xué)家Casimir在1948年發(fā)現(xiàn)的Casimir效應(yīng)是一個(gè)可被觀察到的宏觀量子效應(yīng)。它被人們所熟知的形式是在電磁場(chǎng)中由于量子真空漲落使得一對(duì)中性平行導(dǎo)電薄板之間產(chǎn)生了吸引力。在之后的幾十年里，Casimir效應(yīng)在各個(gè)物理領(lǐng)域中扮演著重要的角色，并且各種各樣的數(shù)值計(jì)算方法活躍了起來。其中有三大主流方法:表面模式求和法(SMSM)、Lifshitz理論法(LM)和Maxwell應(yīng)力張量法(MSTM)。隨著近幾年微機(jī)電系統(tǒng)(MEM

2、S)制造技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，人們開始著手研究排斥力來克服電介質(zhì)材料與金屬材料接觸面在緊密間距下所存在的靜摩擦力問題。于是，Casimir排斥力在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中得到了前所未有的重視。
　　現(xiàn)如今，在大多數(shù)研究工作中，如何產(chǎn)生并控制Casimir排斥力已然成為研究學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)。論文利用時(shí)域有限差分(FDTD)數(shù)值方法，在Maxwell應(yīng)力張量和傅里葉級(jí)數(shù)展開的基礎(chǔ)上，計(jì)算了一種三維結(jié)構(gòu)的Casimir力。數(shù)值結(jié)果表明了算法的可行性，具

3、有較高的精確度，并且可以作為一種理論途徑來獲得Casimir排斥力。此外，論文還考慮了各向異性材料和呈現(xiàn)交流克爾(AC Kerr)效應(yīng)的非線性材料。論文具體研究工作如下:
　　1.簡述了Casimir效應(yīng)的基本理論，包括其發(fā)展起源、物理背景以及各領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用。在此理論基礎(chǔ)上分析了典型的二維活塞結(jié)構(gòu)，并構(gòu)建了一個(gè)能夠產(chǎn)生Casimir排斥力的三維結(jié)構(gòu)模型。
　　2.介紹了FDTD方法的發(fā)展歷程和Yee元胞，并闡述了Maxwe