麦克斯韦方程组平均化的基本原理

对微观麦克斯韦方程组（MEs）进行体积平均或统计平均，即从微观MEs过渡到其宏观对应形式，是材料电动力学的主要步骤之一。尽管平均化程序具有根本重要性，但在大学课程和相关书籍中却很少得到恰当讨论；迄今为止，关于如何执行平均化程序尚无既定共识。本文表明，平均化程序存在一些必须满足的基本原则（无论研究何种类型的材料）。任何均匀化模型都必须与这些基本原则一致。若特定模型与基本原则缺乏这种关联，则该模型不能被视为可信。本文的另一个目标是为超材料建立平均化程序，该程序与复合材料的情形相当接近，但应包含内含物及其团簇的磁响应。我们从体材料的考虑开始，这在绝大多数情况下意味着我们考虑远离界面的电磁波传播，此时介质中的本征波已经形成并稳定。关于边界条件和层状超材料的讨论的基本结构将另文发表。