物理量和单位 #

本节是关于软件涉及的物理量与其单位的介绍。

任意物理量，都是由数字和单位组成的。

软件以国际单位制（International System of Units, SI）为基准，兼顾微纳光电子学的单位量级特点，确定了一套常用的单位系统作为缺省设置，且为用户提供了单独调整每个物理量单位的选项，用户可以根据自身需求灵活选择物理量单位。

物理量定义 #

基本物理量 #

• 基本物理量1

采用SI单位制的基本量的定义：

名称	符号	显示符号	单位	量纲
长度	$l$	l	米，m(etre)	$L$
质量	$m$	m	千克，Kg	$M$
时间	$t$	t	秒，s(econd)	$T$
电流	$I$	I	安培，A	$I$
温度	$T$	T	开尔文，K	$\Theta$
物质的量	$n$	n	摩尔，mol	$N$
发光强度	$I_v$	Iv	坎[德拉]，cd	$J$

• 基本物理量2

在本软件中，根据需要，还规定了一些基本的物理量，有：

名称	符号	显示符号	单位	量纲
频率	$f$	f	$Hz$	$T^{-1}~$
波长	$\lambda$	lambda/wavelength	$m$	$L$
电导	$\sigma$	S	$S$	$L^{-2}M^{-1}T^{3}I^{2}~$
电阻	$R$	R	$\Omega$	$L^2MT^{-3}I^{-2}~$

域空间 #

对于电磁场的定义，在不同的域，空间维度是不同的，常见的有：

• 时域电磁场：如$E$的坐标为$(x,y,z,t)$；
• 频域电磁场：如$E$的坐标为$(x,y,z,f)$或$(x,y,z,\lambda)$；
• 本征模场：如$E$的坐标为$(x,y,z,\# mode,f)$或$(x,y,z,\# mode,\lambda)$。

此外，在傅里叶变换中，还存在空间角频率域等。

导出物理量 #

名称	符号	显示符号	单位	量纲
电场强度	$E$	E	伏/米	$LMT^{-3}I^{-1}~$
磁场强度	$H$	H	安/米	$L^{-1}I~$
坡印廷矢量	$P$	P	瓦/米^2	$MT^{-3}~$
（平均）功率	power	power	瓦特	$L^2MT^{-3}~$
透过率	$T$	T	~	$1$

常用单位及量级关系 #

对于长度、频率、时间、电导、电阻，软件支持修改不同量级的单位。具体如下：

长度 #

软件支持的长度单位为：

名称	符号	显示符号	单位
Meter	$m$	m	meter
Centimeter	$cm$	cm	1 Centimeter = 10^-2 meter
Millimeter	$mm$	mm	1 Millimeter = 10^-3 meter
Micrometer	$\mu m$	um	1 Micrometer = 10^-6 meter
Nanometer	$nm$	nm	1 Nanometer = 10^-9 meter

频率 #

软件支持的频率单位为：

名称	符号	显示符号	单位
Hertz	$Hz$	Hz	Hertz
Kilohertz	$KHz$	KHz	1 Kilohertz = 10^3 Hertz
Megahertz	$MHz$	MHz	1 Megahertz = 10^6 Hertz
Gigahertz	$GHz$	GHz	1 Gigahertz = 10^9 Hertz
Terahertz	$THz$	THz	1 Terahertz = 10^12 Hertz

时间 #

软件支持的时间单位为：

名称	符号	显示符号	单位
Seconds	$s$	s	Seconds
Milliseconds	$ms$	ms	1 Milliseconds = 10^-3 Seconds
Nanoseconds	$ns$	ns	1 Nanoseconds = 10^-9 Seconds
Picoseconds	$ps$	ps	1 Picoseconds = 10^-12 Seconds
Femtoseconds	$fs$	fs	1 Femtoseconds = 10^-15 Seconds

电导 #

软件支持的电导单位为：

名称	符号	显示符号	单位
Siemens	$S$	s	Siemens
Millisiemens	$mS$	mS	1 Millisiemens = 10^-3 Siemens
Microsiemens	$\mu S$	uS	1 Microsiemens = 10^-6 Siemens

电阻 #

软件支持的电阻单位为：

名称	符号	显示符号	单位
Ohms	$\Omega$	ohm	Ohms
Milliohms	$m\Omega$	mohm	1 Milliohms = 10^-3 Ohms
Microohms	$\mu \Omega$	uohm	1 Microohms = 10^-6 Ohms

物理常数 #

软件支持的物理常量有：

符号	命令	参数值	单位	量纲	描述
$\pi$	pi	3.14159265359	1	$1$	The number $\pi$
$c$	c	2.99792458e8	$m \cdot {s^{-1}}$	$LT^{-1}~$	The speed of light in a vacuum
$\varepsilon0$	eps0	8.8541878128e-12	$F \cdot {m^{-1}}$	$L^{-3}M^{-1}T^4I^2~$	The permittivity of free space
$\mu0$	mu0	1.25663706212e-6	$N \cdot {A^{-2}}$	$LMT^{-2}I^{-2}~$	The permeability of free space
$h$	h	6.62607015e-34	$J\cdot s$	$ML^2T^{-1}~$	The Planck constant
$\hbar$	hbar	1.054571800e-34	$J\cdot s$	$ML^2T^{-1}~$	The reduced Planck constant
$e$	e	1.602176634e-19	$C$	$TI$	The electron charge

单位修改 #

界面单位设置 #

对于长度、频率、时间、电导、电阻，软件支持修改不同量级的单位。具体如下：

物理量的关联和单位的独立 #

软件支持对输入数据进行的单位转换。

名称	符号	显示符号	单位
frequency	$f$	f	frequency
wavelength	$\lambda$	lambda	metre

更多 #

定义域 #

特殊符号定义 #

Character	Description
inf	Infinity
nan	Not a number
-0	Negative zero

报错 #

• 自动修改

• 智能警告

• 警告、修改

脚本中的单位 #

关于脚本中的单位，特别注意以下几点：

• 脚本中不存在单位设置；
• 脚本创建的变量，其物理意义和单位均由创建者自行定义；
• 脚本中的单位与软件中物理单位的设置互不影响；
• 脚本和软件之间的数据传递（获取软件数据或导入脚本中的数据），默认采用SI制，比如软件的长度设置为$\mu m$，对于一个边长为$3 \mu m$的数据，在脚本中为$3 \times 10^{-6}m$，反之亦然；

特别地，

• 脚本提供的内置常数，使用SI制下的定义，比如内置光速$c = 2.99792458 \times 10^8m/s$；
• 当脚本与工程之间存在数据交换，或者使用了内置物理常数时，除非对这些数据或常数提前转换，否则脚本中的单位即为SI制下的单位。