隐失波

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在电磁学中,隐失场或隐失波是一种振荡电场和/或磁场,它不像电磁波那样传播,但其能量在空间上集中在源的附近(振荡电荷和电流)。 即使有一个传播的电磁波产生(例如,由发射天线产生),人们仍然可以将电场或磁场的一个组成部分确定为蒸发场,它不能归因于在许多波长的距离(例如,发射天线的远场)观察到的传播的波。 蒸发场的一个特点是,在该区域没有能量的净流动。由于电磁能的净流量是由平均波印丁(Poynting)...

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简介

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电磁学中,隐失场或隐失波是一种振荡电场和/或磁场,它不像电磁波那样传播,但其能量在空间上集中在源的附近(振荡电荷和电流)。

即使有一个传播的电磁波产生(例如,由发射天线产生),人们仍然可以将电场或磁场的一个组成部分确定为蒸发场,它不能归因于在许多波长的距离(例如,发射天线的远场)观察到的传播的波。

蒸发场的一个特点是,在该区域没有能量的净流动。由于电磁能的净流量是由平均波印丁 (Poynting) 矢量给出的,这意味着这些区域的波印丁 (Poynting) 矢量在一个完整的振荡期中的平均值为零。

术语的使用

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在许多情况下,我们不能简单地说,一个场是或不是蒸发的。在大多数情况下,如果存在这种场,我们会简单地将其与所有其他电场或磁场一样考虑和提及,而不特别承认这些场的蒸发性质。

该术语的使用主要限于在那些人们可能期望只有传播波的场的情况下区分场的部分或解决方案。

例如,在文章顶部的插图中,能量确实在水平方向上被携带。然而,在垂直方向上,场强随着表面以上距离的增加而呈指数级下降。

这导致大部分的场集中在非常接近界面的薄边界层中;由于这个原因,它被称为表面波。

然而,尽管能量在水平方向上流动,但在垂直方向上没有能量的净传播,因此可以正确地将场描述为在垂直方向上是蒸发的。这是该术语的背景依赖性的一个例子。

日常的电子设备和电器被大的场包围着,这些场是蒸发的;它们的操作涉及到交变电压(在它们之间产生电场)和交变电流(在它们周围产生磁场),预计这些场只沿着内部电线携带能量,而不是到设备的外部。

即使在这种常见的情况下没有提到蒸发一词,电器的设计者仍然可能关注保持蒸发,以防止或限制传播的电磁波的产生,这将导致辐射损失,因为传播的波从电路中窃取其功率或捐赠不必要的干扰。

术语蒸发场确实出现在涉及传播电磁波的各种情况下(即使是在封闭状态下)。这个术语区分了电磁场的组成部分,它伴随着传播的波,但它本身并不传播。

在其他类似的情况下,通常有一个传播的电磁波(例如,光在玻璃空气之间的界面折射),该术语被用来描述场中波被抑制的部分(例如,光穿过玻璃并击中玻璃和空气之间的界面,但超过临界角)。

尽管所有的电磁场都受麦克斯韦方程的支配,但不同的技术或问题有某些类型的预期解决方案,当主要解决方案涉及到波的传播时,术语易消散的 (evanescent) 经常被应用于不具备这种特性的场成分或解决方案。

例如,空心金属波导的传播常数是频率的一个强函数(所谓的色散关系)。在某个频率以下(截止频率),传播常数会变成一个虚数。具有虚数的波方程的解不会像波一样传播,而是以指数形式下降,所以在该较低频率下激发的场被认为是蒸发了。

隐失波

也可以简单地说,在该频率下不允许传播。

波浪方程的正式解可以被描述为具有相同形式的模式,但当频率下降到截止频率以下时,传播常数从实数变为虚数,完全改变了结果的物理性质。

该解决方案可以被描述为一个截止模式或蒸发模式;而不同的作者会简单地说,不存在这样的模式。

由于对应于该模式的蒸发场是作为波浪方程的解来计算的,所以它经常被作为蒸发波来讨论,尽管它的特性(例如,它不携带能量)与波的定义不一致。

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  1. 简介
  2. 术语的使用

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