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电磁波的能量是怎样从发射天线传递的接收天线呢？

iseeyu2年前 (2024-11-25)推广92

变压器，天线系统，光子

这个问题并不简单。首先谈谈光子。其实一个光子是从一个光源发出的能量包，这个能量包被一个吸收体接收。因此光子的系统包括一个辐射体原子，一个吸收体原子。辐射体原子虽然小，但是其内部有一个小发射天线。吸收体原子内部也有一个小接收天线。因此光子的系统包括一个辐射体和一个吸收体，这和一个天线系统包括一个发射天线一个接收天线的原理一样的。那么发射天线和接收天线构成的系统又是什么工作原理？其实天线系统和变压器工作原理是一样的。当把变压器的次级线圈移动到距离初级线圈比较远时，初级线圈变成发射天线，次级线圈变成接收天线。变压器系统包括初级线圈及次级线圈和天线系统包括发射天线及接收天线的工作原理完全一样。他们都满足能量守恒定律：

能量守恒（1）

这个能量守恒定律也叫互能定理。公式右边是次级线圈电流接收到初级线圈提供的电场能量。公式左面是次级线圈给初级线圈的反作用。初级线圈的电流必须克服这个反作用做功。这个能量守恒定律表明初级线圈提供的功率和次级线圈接收到的功率是一样的。对于变压器，初级线圈的作用和次级线圈的反作用是同时发生的。对于天线系统，发射天线对接收天线的作用是滞后的。接收天线对发射天线的反作用是超前的，即通过超前波来实现。因此这个能量守恒定律牵扯到超前波。超前波目前还没有被广泛接受。因此这个公式并没有被作为能量守恒定律而接受，而是作为互易定律。1960年Welch就提出下列公式，

（2）

并将它命名为时域互易定律。这个公式（1）是上面公式（2）的傅里叶变换。1963年，Rumsey提出频域互易定理，即（1）。赵双任1987年第一次把这个公式（1）称为互能定理，并注意到这个定理的能量定理性质。1987年末de Hoop 给出相关的互易定理。

（3）

（3）是（1）的。以后这个公式还被不少人独立发现，都被认为是什么互易定理。

电磁场，量子力学的互能论

2014年以后，赵重新回到这个领域，进一步提出了互能流定理，

（4）

其中互能流 ：

表示定义。并发现自能流，即坡印廷矢量对应的自能流 ，不传递能量。因此互能流是唯一的能流。这样互能流定理的“互”字可以取消。互能定理实际上是能量守恒定律，互能流定理就是能流定理。赵发现互能流具有所有光子的性质，因此提出光子就是互能流的观点。另外赵还证明很多光子（互能流）的集体行为满足宏观的麦克斯韦方程。因此宏观的电磁波是由很多光子构成的。

赵从互能定理发展出了整个互能论：包括，公理1：上述能量守恒定律（1-3），公理2：辐射不溢出宇宙定律，公理3：互能原理（省略），取代麦克斯韦方程，从所有满足麦克斯韦方程的解里挑出很少的一部分滞后波和超前波正好同步的解，只有这些解才构成电磁辐射。大多数麦克斯韦方程的解都是无效的或者是概率的。这个理论的重要结论是超前波是物理的客观存在。归一化的互能流就是光子。所有粒子都是互能流，由滞后波和超前波共同构成。关心互能论的朋友，可以搜索“互能原理”，“互能流”。或者参考：