拓扑绝缘体之间的卡西米尔力开题报告

 2022-03-07 22:15:52

1. 研究目的与意义

研究背景:在真空中两片平行的平坦金属板之间会产生相互吸引的卡西米尔力,这种现象就是所谓的卡西米尔效应。1948年,荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔(Hendrik Casimir,1909-2000)提出了一项检测这种能量存在的方案。从理论上看,真空能量以粒子的形态出现,并不断以微小的规模形成和消失。 由于微型器件的尺寸缩小到了纳米量级,卡西米尔力在它们设计和构造中的作用引起了普遍重视。因此,人们必须开发具有零或强度大大降低的卡西米尔力系统。近期,拓扑绝缘体材料是物理学研究的一个热点。因此,拓扑绝缘体材料之间的卡西米尔力是十分有必要的。

目的:了解量子力学中关于零点能的解释,并且通过对该现象的初步研究,我们可以对电磁学边界条件在研究卡西米尔效应的重要性有更深刻的体会。了解有关卡西米尔效应的研究背景和基本知识。具备良好的理论分析和推导能力,可以自主推导菲涅耳公式,对拓扑绝缘体有一定的认识和了解,知道各向同性和各向异性的区别,研究有一定厚度的单层介质的反射和折射规律。进而研究拓扑绝缘体材料之间的卡西米尔力。

意义:研究拓扑绝缘体材料之间的卡西米尔力有助于我们更好的理解卡西米尔效应-热效应、并且通过对该现象的初步研究,我们可以对电磁学边界条件在研究卡西米尔效应的重要性有更深刻的体会。

2. 研究内容和预期目标

研究内容:了解有关卡西米尔效应的研究背景和基本知识。具备良好的理论分析和推导能力,可以自主推导菲涅耳公式,对拓扑绝缘体材料有一定的认识和了解,知道各向同性和各向异性的区别,在此基础上对有一定厚度的单层介质进行分析,研究其反射和折射的规律,进而研究拓扑绝缘体之间的卡西米尔力。

预期目标:研究拓扑绝缘体在卡西米尔效应中的基本计算公式,对拓扑绝缘体之间的卡西米尔效应方向进行调研,研究卡西米尔效应在其中的应用。熟练使用相应的计算机办公和绘图软件,会使用基本的图像处理软件如ORIGIN和PHOTOSHOP等。

3. 研究的方法与步骤

研究方法:利用电磁学和光学原理的一些基本理论和基本方法、结合高等数学和数学物理方法的知识进行归纳总结参考文献中的相关内容,并对部分内容进行适当讨论。

步骤:

(1)根据老师给出的文献查阅并且阅读大量相关中英文资料,了解论文课题的背景,研究的课题在应用方面的进展以及对未来其他领域的影响。

(2)定期地和指导老师以及其他同学进行交流和探讨,并对自己在以后论文的编写提供一些建议。

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4. 参考文献

[1] c. f. bohren and d. r. huffman, absorption and scattering of light by small particles[m], john wiley, new york, 1983.

[2] 玻恩. 光学原理(中译第七版)[m]. 北京:北京工业出版社, 2005.

[3] 郭硕鸿. 电动力学[m]. 北京:高等教育出版社, 1997.

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5. 计划与进度安排

第七学期 第4 —7周 毕业论文命题,提出命题要求,布置任务,教师命题。

第8—9周 毕业论文申报、审题,指导教师填写毕业论文题目申报表经过系部和学院审核,然后进入教务系统进行毕业论文题目申报。

第10—11周 学生网上选题,指导老师向学生下达任务,学生根据要求收集资料。

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