電磁波各物理量(波長 振幅等)在三維空間上的意義?

時間 2021-06-03 03:27:50

1樓:西澤·貝葉斯

專業性的問題我不知道。但是問題中的基本概念錯得太多……

錯誤1:那叫單縫衍射實驗,不是單縫散射實驗,波的衍射散射是兩種完全不一樣的物理過程。

錯誤2:電磁波就是橫波,在經典電動力學裡,這是麥克斯韋方程組的直接推論。

意思就是,由麥克斯韋方程組,可以推出電磁波能流密度向量——坡印廷向量: 。

很明顯,坡印廷向量和電場、磁場都是正交的,電磁波是橫波。

另外,在量子電動力學裡,電磁波是橫波就意味著光子沒有靜止質量

錯誤3:不論是橫波還是縱波,其波動方程的數學形式是一樣的,都是:

稱為波函式,因此兩者表現出相同的特性很正常。

另外,電磁場是向量場,其波動方程為:

和 分別為電場強度向量和磁場強度向量。

錯誤4:托馬斯·楊的雙縫干涉實驗用的是單色相干光,不是水波。另外,所有型別的水波真的都是縱波嗎?

錯誤5:縱波真的就沒有衍射和干涉現象嗎?

2樓:毛姆與月亮與六便士

我想你一定不想知道三維波動方程式又或者你已經把它背得滾瓜爛熟了,但我請你一定不要忽視了作為波長函式的電磁波強度,雖然在通常情況下它都是一條平平無奇的平坦曲線,但在特殊的攪動下,它也會變得分外旖旎,比如說我們不妨在彩虹下找幾個角度,用分光光度計測得輻射強度對頻率的關係,結果令我們驚異——在較大的角度較多輻射集中在長波上,而對於較小的角度,則輻射的峰出現在較短的波長上!

3樓:垣根操祈

惠更斯原理是高中物理,當時粗略地講了一點,波中每個點都可看作乙個小波源。從直觀來說,縫大了,一大堆小波源激發的一大堆波,它們的積分在離縫遠的位置幾乎為0,所以衍射現象不明顯;而縫很小的時候,根據微分思想,它可以近似看作乙個點波源,那麼它會向各個方向發出波,衍射就比較明顯了。

從數學角度看,電磁波的傳播方向是電場的梯度方向的反方向,它只是能量傳播過程的數學結果和直觀感受;縫隙是積分曲面,只有垂直於積分曲面的分量才是有效的(第一類曲面積分)。

電磁波的那種三維影象只是示意圖,那些箭頭只代表起點的電磁場強度和方向,人類無法用零維直觀地表示向量屬性,不得已才把電場強度這個 '定義只存在於乙個個零維點的向量' 用一維箭頭的方式畫出來,並不是真的有那麼一根箭頭指出來。電磁波振幅是傳播路徑上某一點處電場強度的變化大小,是傳播路徑上乙個個零維點的屬性,它沒有三維空間上的位移。電磁波和機械波的模型不能做簡單模擬,機械波的振幅是位移向量的變化程度;電磁波的振幅沒有空間意義,極化實驗展示的是電場強度方向的空間意義。

另外,乙個摳字眼的低階錯誤,振幅是標量,沒有「振幅和傳播路徑垂直」這樣的說法。你應該說的是「電場強度的方向與傳播方向垂直」。

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