如何产生左性电磁波?以及和对称电磁场有什么关系?

发布于:2021-11-27 22:01:59

如何产生左性电磁波?以及和对称电磁场有什么关 系? “对称”指的是物体相同部分有规律的重复,从而达到一种*衡。对称电 磁场是研究电磁场在发展变化中保持着某些不变的性质,对称就是一个*衡 点。但电磁场的对称性是不完全的。如电磁波,其电场矢量、磁场矢量以及 波矢方向满足右手定则,称为右性电磁波。从对称性上看,应有“左性”电磁 波,即电场矢量、磁场矢量以及波矢矢量遵从左手定则,但目前在实用中尚 无左性电磁波。 ?左性电磁波是对称电磁场理论发展的必然结果 ?左性电磁波和右性电磁波构成了电磁场左、右对称性。左性电磁波的提出 是有悖于传统的电磁感应理论的右手定则但却合乎自然界的对称规律。 ?对称是生物进化发展的必然结果。人为了生存,必须形成对*峁梗1]。 鸟为了飞翔,左右翅膀必须对称,因此,科学和艺术都很重视对称性。对于 科学,对称性决定了各种可能的守恒定律,因而更具有根本性的意义。在科 学中,对称性是指某种操作下的不变性或者守恒性,对称性常与守恒定律相 联系。与空间*移不变性对应的是动量守恒定律;与时间*移不变性对应的是 能量守恒定律;与转动变换不变性对应的是角动量守恒;与空间反射(镜像)操 作不变性对应的是宇称守恒。物理世界中存在多种对称形式:作用力与反作 用力、正电与负电、吸引与排斥、正粒子与反粒子等。 ?电磁场的对称性就是不断发展完善的过程。从发现磁现象,到发现电,继 而对电和磁的性质和规律的研究,都体现了电和磁的对称性。后来 Maxwell 提出了变化电场产生磁场,变化磁场产生电场的 2 个假设,创立了电磁场理 论。通常的 Maxwell 方程组为 ? ?式中:c 为光速:u 为磁导率:B 为磁感应强度:E 为电场强度:D 为电通 量密度 ? 该方程组深刻揭示了电磁现象的本质,描述了一般情况下电荷、电流激发 电磁场以及电磁场内部运动的规律。Maxwell 方程组一方面表明电与磁具有 对称性,即变化电场产生磁场,变化磁场产生电场。另一方面又表明电场与 磁场的对称性是不完全的。由式(1)、(2)可见,电场和磁场的旋度不对 称,参与磁场形成的不仅有变化的电场,而且有电荷运动形成的电流;由式 (3)、(4)可见,电场和磁场的散度不对称,磁场是无源的,电场是由电荷 产生的。这表明,对称性赋予了电磁场统一的共性,使之和谐有序;对称破缺 带给电、磁及由电磁形成的各种场的差异,打破了对称性造成的*衡、稳 定、静止和不变的次序。 ? ? ? ?3 个矢量构成左手关系,这就是左性电磁波。这时,波矢 k 与坡印延矢量 S=E。H 的方向相反,即相速度和群速度方向相反。 ?由上述电磁场的对称性可见,左性电磁波和右性电磁波可构成左、右对称 电磁场。由对称理论发展规律,存在左性电磁场是必然的。 ?

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