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物理光学——光的电磁理论(1/4)

目录

一、矢量、场

二、场的运算操作符

1.梯度

2.散度

3.旋度

4.常见的公式定理

5.亥姆霍兹定理

一、矢量、场

二、场的运算操作符

1.梯度

(1)作用场:标量场;

(2)结果:矢量。

(3)应用场景:地图上等高线,或者天气预报的等温线。

2.散度

通量>0,发散源;<0,汇聚源;=0,无源。类比于正负电荷。

作用场:矢量场;结果:标量。

3.旋度

4.常见的公式定理

4.1 梯度场:无旋场,是梯度场,旋度运算。【f:标量场,F:矢量场】

证明过程(展开,混合偏导)

4.2 旋度场:无散场。

(其中,i*i=1)

5.亥姆霍兹定理

特别说明:

1.有旋电场一定有源

(1)无旋场,类似于平静湖面,环路积分为0。(无涡旋,旋度为0)

(2)有旋场,类似于旋转涡流,环路积分不为0。

2.电场有源(电荷)无旋,磁场有旋无源(未找到磁单极)。

3.散度=0,无源场;散度≠0,有源场(正源,负源)。

4.无旋场散度不处处为0;无散场旋度不处处为0;无源场散度处处为0。

解释:矢量场(性质)=散度+旋度,当确定是无旋场时,环路积分为0,散度如果处处为0,那么矢量场的性质就难以确定。