Particles, Bubbles and Drops

Particles, Bubbles and Drops pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:World Scientific Publishing Co Pte Ltd
作者:Michaelides, Efstathios E.
出品人:
页数:410
译者:
出版时间:2006-3
价格:$ 158.20
装帧:HRD
isbn号码:9789812566478
丛书系列:
图书标签:
  • 流体力学
  • 微流体
  • 界面科学
  • 胶体
  • 乳液
  • 液滴
  • 颗粒
  • 表面张力
  • 相变
  • 传热传质
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具体描述

The field of multiphase flows has grown by leaps and bounds in the last thirty years and is now regarded as a major discipline. Engineering applications, products and processes with particles, bubbles and drops have consistently grown in number and importance. An increasing number of conferences, scientific fora and archived journals are dedicated to the dissemination of information on flow, heat and mass transfer of fluids with particles, bubbles and drops. Numerical computations and ?thought experiments? have supplemented most physical experiments and a great deal of the product design and testing processes. The literature on computational fluid dynamics with particles, bubbles and drops has grown at an exponential rate, giving rise to new results, theories and better understanding of the transport processes with particles, bubbles and drops. This book captures and summarizes all these advances in a unified, succinct and pedagogical way.

经典光学与电磁学前沿探索:新视角下的光物质相互作用 书名: 《光波导的量子隧穿与超材料的电磁响应》 作者: 魏斯曼·J. / 陈立军 出版社: 普林斯顿大学出版社 出版日期: 2023年10月 --- 导言:迈向精细调控的物理极限 本书深入探讨了当前凝聚态物理与应用光学交叉领域中最具挑战性、也最有前景的课题:光在复杂介质结构中的传播、调控及其量子效应。我们聚焦于两个核心支柱:一是亚波长尺度上的光限制与传输机制,特别是新兴光波导结构中的量子隧穿现象;二是人工设计的超材料与超表面在电磁波段(从微波到可见光)的异常响应与功能集成。 在全球对信息传输速度、能量转换效率以及精密传感技术提出更高要求的大背景下,理解并驾驭光与物质在微纳尺度上的复杂相互作用已成为物理学和工程学的当务之急。《光波导的量子隧穿与超材料的电磁响应》旨在为高年级本科生、研究生以及从事相关研究的科研人员提供一个全面、深入且具有前瞻性的理论框架和实验参考。 --- 第一部分:非传统波导中的光限制与量子隧穿 本部分抛弃了传统的基于全内反射(TIR)的光纤模型,转而聚焦于那些依赖于边界条件、量子力学效应或拓扑性质来约束光场的波导结构。 第一章:基于表面等离子体激元(SPP)的亚波长传输 本章详细分析了金属/介质界面上集成了电子振荡的表面等离子体激元(SPP)的物理本质。我们不仅回顾了经典的德拜-费米液体理论在描述高频电磁场耦合时的局限性,更重点阐述了局域表面等离子体共振(LSPR)在纳米天线阵列中的能量收集与散射特性。讨论了如何通过设计具有周期性结构的金属纳米阵列来有效控制SPP的色散关系,从而实现对近场能量的定向激发与传输,尤其是在太赫兹(THz)波段的应用潜力。 第二章:拓扑绝缘体中的光子边界态 引入了凝聚态物理中的拓扑概念到光子系统中。本章深入讲解了拓扑光子晶体的设计原理,特别是如何利用时间反演对称性(TRS)或空间反演对称性(PIS)来保护光子边界态的单向传输。关键内容包括: 1. 时间反演对称(TRS)保护的磁光系统:利用外部磁场诱导的法拉第效应,构建单向传输的磁光环形谐振器,并分析了其抗散射特性。 2. 空间反演保护的非互易性:探讨了如何在无磁场环境下,通过结构几何设计(如“琴键”结构)实现光流的单向性,避免回波损失。 第三章:量子隧穿在微纳波导中的体现 这是本部分的核心创新点。我们基于WKB 近似法和密度泛函理论(DFT)计算的有效势能面,研究了光子在具有势垒结构的波导中穿透势垒的概率。 势垒的构造与调制:讨论了通过局部注入具有高折射率的材料层(如铌酸锂薄膜)或通过施加外部电场来瞬时调制光子有效势能的实验方法。 隧穿的量子效率:建立了描述隧穿光子数量与势垒宽度、高度之间的定量关系。特别地,分析了在极窄(< 50 nm)势垒下,隧穿光子所携带信息的保真度问题,这直接关系到未来量子信息处理中的光子交换网络构建。 --- 第二部分:超材料与超表面:电磁响应的革命性调控 第二部分将视角转向了人工设计的、具有天然材料所不具备的等效电磁参数的结构:超材料(Metamaterials)和超表面(Metasurfaces)。 第四章:负折射率材料的局域场增强与“隐身”机制 本章重温了负折射率(NRI)超材料的理论基础,但更侧重于其在局域场调控中的应用。 拉莫尔共振与电磁矩:分析了超材料中由狭缝或开口谐振器(SRR)产生的强大磁共振,以及这种共振如何导致负有效磁导率。 场叠加原理的极限:深入探讨了“完美反射面”的数学描述,并解释了基于梯度折射率(GRIN)的“隐身斗篷”是如何通过精确控制波前扭曲来实现对特定波段电磁波的精确弯曲。我们特别计算了多层超表面结构中,不同频率光波的相位匹配条件对隐身带宽的影响。 第五章:超表面:平面光学元件的范式转移 超表面作为二维化的超材料,是当前光学集成领域的热点。本书将超表面设计视为一个广义的相位调控问题。 1. 广义斯涅尔定律与传输矩阵:推导了基于局部几何结构(如纳米柱的倾角、高度和形状)与出射波前相位之间的精确关系。 2. 几何相位与速度相位:区分了Huygens-Fresnel原理的修正版本。详细分析了通过旋转耦合的纳米天线阵列实现的几何相位(Pancharatnam–Berry, PB)效应,以及利用材料的色散响应实现的速度相位效应,并讨论了如何将两者结合以实现全息成像和偏振分离功能。 3. 超表面在太赫兹成像中的应用:展示了如何设计宽带、高效率的超表面透镜和偏振片,用于太赫兹频段的非破坏性检测。 第六章:非线性超材料中的光频率转换 本章探讨了超材料结构如何极大地增强光与物质的非线性相互作用。 增强的有效非线性系数:通过将光限制在金属纳米结构或高折射率介质的尖锐边界处,实现了比体材料高出数个数量级的有效非线性光学系数。 频率倍增(SHG)与和频产生(SFG):详细分析了在双层或三层超表面结构中,如何通过精确设计层间的相位匹配条件,从而实现高效率的二次谐波(SHG)和三次谐波(THG)的产生。我们使用了时域有限差分(FDTD)方法,对结构缺陷对转换效率的影响进行了敏感性分析。 --- 结论:集成与展望 本书的结论部分展望了光子学领域未来的发展方向,强调了“功能集成”的重要性。未来的研究将不再是孤立地研究一种结构或一种效应,而是将量子隧穿波导、拓扑保护传输以及超表面调控能力集成到单个芯片上,以实现前所未有的光信息处理能力。特别是,如何将这些概念扩展到更宽的电磁波谱(如X射线和伽马射线波段)中的物质相互作用,将是下一代物理研究的核心目标。本书提供了坚实的理论基础,以应对这些复杂的前沿挑战。

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