本来这篇想写电磁波在plasmar(等离子体),不过基本不会遇到这种应用.这篇会写坡印廷矢量(poynting vector),关于能量的矢量, 会记录怎么去理解这个矢量 .
首先, 电磁波是不带电的(因为电磁波本质是光子,光子是不带电的)但电磁波是有能量.
电磁波的总能量:
现在我们看的是能量的传播(能量的改变), 我们对上面这个方程对时间做微分:
按照麦克斯韦方程:
把这两个方程带入上面的方程得到:
这边需要套用一个公式:
从坡印廷定理我们可以看出:
1. 在空气中, 没有
2. 如果在物质中, 如果物质带电,电荷密度是
假设有一列沿z轴传播电磁波:
E=E0 cos(wt-kz+
则坡印廷矢量为:S(z,t)= E0H0cos(wt-kz+
S(z,t)= 1/2 * E0H0[cos(2wt-2kz+
前一项cos是随时间改变的振荡项,平均能量=0;
后一项cos是固定项,决定了辐射出去的能量, 可以看出, 电磁波E和H的相位差会决定了电磁波辐射出去的能量.
在真空中, E和H没有相位差,所以能量能够完全传输,但在介质中,电场和磁场会产生相位差(上一篇有写到),所以能量会衰减.
最后再写下phasor形式的坡印廷矢量:
按照上面的计算,
我们很快写出答案:
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