Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Poynting-Vektor (EM-Transversalwelle) und der Beschreibung von Photonen mit E=h∗fE=h∗fE=h*f und c=f∗λc=f∗λc=f*\lambda?

Der Poynting-Vektor gibt den Energiefluss pro Flächen- und Zeiteinheit an. Vermuten$\Sigma$ist eine geschlossene Fläche, die eine Antenne umschließt. Dann ist die von der Antenne abgestrahlte Gesamtleistung

$$P = \int_{\Sigma}\mathbf S\cdot\hat{\mathbf n}\ \text d\Sigma$$

Wo$\mathbf S$ist der Poynting-Vektor. Angenommen, die Antenne sendet auf einer Frequenz$\nu$, jedes emittierte Photon hat eine Energie von

$$E_\nu = h\nu$$

Macht wissen$P$der Antenne und der Frequenz$\nu$wir können den Photonenfluss abschätzen$\dot N$mittels der Gleichung

$$P = E_\nu\dot N,$$

das ist nur eine Aussage des Energieerhaltungsgesetzes.

Allgemeiner, wenn eine Antenne mit einer spektralen Leistungsdichte sendet$\pi(\nu)$, hätten wir einen spektralen Photonenfluss$\dot n(\nu)$gegeben von

$$\dot n(\nu)=\frac{\pi(\nu)}{h\nu}.$$

Der gesamte Photonenfluss ergibt sich dann aus dem Integral über alle Frequenzen, d.h.

$$\dot N = \int_0^\infty\frac{\pi(\nu)}{h\nu}\ \text d\nu.$$

In der Tat für eine Antenne, die auf einer reinen Frequenz sendet$\nu^*$Wir würden haben$\pi(\nu) = P^*\delta(\nu-\nu^*)$, was ergibt

$$\dot N = \frac{P^*}{h\nu^*}.$$

Es gibt ein weiteres Photonenenergiegesetz, das dem Poynting-Theorem nahe kommt, das das wahre Energieerhaltungsgesetz in der elektromagnetischen Feldtheorie ist.

Energieerhaltungssatz Wenn in einem abstrakten leeren Raum kein Ding (keine Sterne, keine Sonne, keine Erde und kein Mond) außer zwei Ladungen ist: Ladung 1 und Ladung 2. Wenn eine Ladung 1 der Ladung 2 etwas Energie bietet, die Energie von Ladung 2 nimmt zu, aber die Energie von Ladung 1 nimmt ab. Die Gesamtenergie ändert sich jedoch nicht. Ebenso, wenn es N Ladungen im abstrakten leeren Raum gibt, die Gesamtenergie dieser$N$Gebühren werden auch nicht berechnet. Daher ist klar, dass es die folgenden Energieerhaltungsgesetze für N-Ladungen gibt. Jede Ladung hat ein Stromelement.

In der elektromagnetischen Feldtheorie gilt der Energieerhaltungssatz

$$\sum_{i=1}^{N}\sum_{j=1,j\neq i}^{N} \iiint_{V}\boldsymbol{E}_i \cdot \boldsymbol{J}^{\ast}_j dV=0$$

Satz über die gegenseitige Energie If$N=2$, wird der obige Energieerhaltungssatz zum Satz der gegenseitigen Energie:

$$- \iiint_{V_1}(\boldsymbol{E}^\ast_2 \cdot \boldsymbol{J}_1)dV=\iiint_{V_2} (\boldsymbol{E}_1 \cdot \boldsymbol{J}^\ast_2)dV$$

Dieser Satz kann auf die Primärspule und die Sekundärspule eines Transformators angewendet werden. Es kann auf die Sendeantenne und die Empfangsantenne angewendet werden. Es kann auch auf das Photonensystem angewendet werden, das einen Emitter und einen Absorber enthält.

Prinzip der gegenseitigen Energie Das Prinzip der gegenseitigen Energie kann auf N aktuelle Elemente im abstrakten leeren Raum angewendet werden.

$$-\sum_{i=1}^{N}\sum_{j=1,j\neq i}^{N}\iint_{\Gamma}(\boldsymbol{E}_i\times\boldsymbol{H}_j)\cdot\hat{n}d\Gamma$$

$$=\sum_{i=1}^{N}\sum_{j=1,j\neq i}^{N}\iiint_{V}(\boldsymbol{E}_i\cdot\boldsymbol{J}_j +\boldsymbol{E}_i\cdot\frac{\partial}{\partial t}\boldsymbol{D}_j+\boldsymbol{H}_i\cdot\frac{\partial}{\partial t}\boldsymbol{B}_j)dV$$

$\Gamma$ist die Grenze des Volumens$V$. Angenommen, alle aktuellen Elemente befinden sich innerhalb des Volumes$V$.

Theorem über den gegenseitigen Energiefluss

$$-\iiint_{V_{1}} \boldsymbol{E}^*_2 \cdot \boldsymbol{J}_1 dV =(\xi_1,\xi_2)=\iiint_{V_{2}}\boldsymbol{E}_1\cdot \boldsymbol{J}^*_2 dV$$

Wo$(\xi_{1},\xi_{2})$ist der gegenseitige Energiefluss, der sich berechnen lässt nach,

$$(\xi_{1},\xi_{2}) =\iint_{\Gamma}(\boldsymbol{E}_1\times\boldsymbol{H}_2^{\ast}+\boldsymbol{E}_2^\ast\times\boldsymbol{H}_1)\cdot\hat{n}d\Gamma$$

$\Gamma$ist eine beliebige Oberfläche, die die beiden aktuellen Elemente trennt. Es kann eine geschlossene Kugel sein, die ein Element umgibt, oder eine unendliche Ebene zwischen den beiden aktuellen Elementen.

$\xi_1=[\boldsymbol{E}_1,\boldsymbol{H}_1]^T$,$\xi_2=[\boldsymbol{E}_2,\boldsymbol{H}_2]^T$, eine ist verzögerte Welle und eine andere ist die fortgeschrittene Welle.$T$ist die Matrixübertragung.

Der gegenseitige Energiefluss hat alle Eigenschaften von Photonen, wir können sagen, der gegenseitige Energiefluss ist das Photon oder Photon ist der gegenseitige Energiefluss. Der gegenseitige Energiefluss ist eigentlich der Energiefluss. Es ist der Energiefluss vom Emitter zum Absorber. Es ist der Energiefluss von der Sendeantenne zur Empfangsantenne. Es ist auch die Energie von der Primärspule eines Transformators zur Sekundärspule eines Transformators.

Axiome der Theorie der gegenseitigen Energie Das Obige kann als Theorie der gegenseitigen Energie bezeichnet werden, die zwei Axiome umfasst: das Energieerhaltungsgesetz, das Prinzip der gegenseitigen Energie. Diese Axiome können oben auf Maxwell-Gleichungen hinzugefügt werden. Das Energieeinspargesetz ist selbsterklärend. Dieses Axiom wird zur Existenz der fortgeschrittenen Welle führen.

Dieses Axiom reduziert die Lösungen der Maxwell-Gleichungen. Die meisten Lösungen der Maxwell-Gleichungen sind kein physikalischer Effekt, nur die Paarlösungen enthalten eine verzögerte Welle, die von der Quelle gesendet wird, und die fortgeschrittene Welle, die von der Senke gesendet wird, ist die echte physikalische Lösung. Die Paarlösung muss synchronisiert werden. Dabei kann ein gegenseitiger Energiefluss entstehen, der die Energie vom Emitter zum Absorber überträgt.

Es gibt noch ein weiteres Axiom, die Strahlungsenergie kann nicht außerhalb unseres Universums überfließen. Dieses Gesetz ist auch selbst-exoplanetar. Wenn Energie zur Außenseite des Universums überfließen kann, wird unser Universum weiterhin die Energie verlieren, die nicht möglich ist.

Poynting-Theorem und Poynting-Vektor In der Theorie der gegenseitigen Energie gehört der dem Poynting-Vektor entsprechende Energiefluss zum Selbstenergiefluss, der die Energie nicht überträgt. Die Kraft des Eigenenergieflusses ist reaktiv. Es sendet die Energie in den Weltraum, aber die Energie kommt sofort durch einen Zeitumkehrprozess zurück.

Die Energie wird nur durch den gegenseitigen Energiefluss übertragen. Der gegenseitige Energiefluss ist der einzige Energiefluss in der elektromagnetischen Feldtheorie. Der gegenseitige Energiefluss kann auf die Photonenenergie normiert werden$\omega \hbar$.

So lernen Sie die Theorie des gegenseitigen Energieflusses Die Theorie des gegenseitigen Energieflusses finden Sie, indem Sie nach dem Schlüsselwort "Gegenseitiger Energiefluss" oder "Prinzip der gegenseitigen Energie" suchen