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전자기 운동량

1884
  • James Clerk Maxwell
  • John Henry Poynting
19th-century laboratory with physicist studying electromagnetic momentum and Poynting vector.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

Electromagnetic fields can carry momentum. The momentum density of the electromagnetic field is given by the Poynting vector [latex]\vec{S}[/latex] divided by the speed of light squared, [latex]\vec{g} = \vec{S}/c^2 = (\vec{E} \times \vec{B})/(\mu_0 c^2)[/latex]. For momentum to be conserved in a system of charged particles and fields, the momentum of the fields ~ 해야 하다 be included alongside the mechanical momentum of the particles.

고전 역학에서 운동량은 질량을 가진 입자와 관련되어 있습니다. 그러나 맥스웰의 전자기 방정식은 빛과 같은 전자기파가 질량이 없음에도 불구하고 운동량을 가지고 있다고 예측했습니다. 이는 혁명적인 개념이었습니다. 전하를 띤 입자와 전자기장이 존재하는 시스템에서 전체 운동량 보존 법칙을 성립시키려면 전자기장 자체에 저장된 운동량을 고려해야 합니다.

The flow of electromagnetic energy is described by the Poynting vector, [latex]\vec{S} = \frac{1}{\mu_0} (\vec{E} \times \vec{B})[/latex]. It was discovered that this energy flow is associated with a momentum density [latex]\vec{g} = \vec{S}/c^2[/latex]. The total momentum of a system is the sum of the mechanical momentum of all particles and the integral of the electromagnetic momentum density over all space: [latex]\vec{p}_{\text{total}} = \sum_i \vec{p}_{\text{mech}, i} + \int_V \frac{\vec{E} \times \vec{B}}{\mu_0 c^2} dV[/latex].

이 전체 운동량의 변화율은 부피의 경계를 가로지르는 운동량의 흐름에 의해 결정되며, 이는 다음과 같이 기술됩니다. 맥스웰 응력 텐서. 이 텐서는 복사압을 포함하여 전자기장이 주변에 가하는 힘을 설명합니다. 이 개념은 태양 돛과 같은 현상을 이해하는 데 매우 중요합니다. 태양 돛은 햇빛의 압력으로 우주선을 추진하는 장치입니다.

UNESCO Nomenclature: 2204
전자기학

유형

추상 시스템

분열

기초적인

용법

널리 사용됨

전구체

  • 제임스 클러크 맥스웰의 전자기학 방정식
  • 마이클 패러데이의 장(field) 개념
  • 빛의 유한한 속도 발견
  • 고전 법칙 운동량 보존

응용 프로그램

  • 우주선 추진용 태양 돛
  • 미세한 물체를 조작하기 위한 광학 집게
  • 원자 레이저 냉각
  • radiation pressure calculations in astrophysics
  • 고출력 레이저 시스템 설계

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

  • tractor beams based on structured light fields
  • photonic propulsion for interstellar micro-probes
  • non-invasive cell 정렬 using optical forces
  • laser-based debris removal systems for Earth orbit
  • development of ultra-stable optical clocks
  • creation of novel metamaterials that manipulate light’s momentum
  • laser-induced fusion ignition systems
  • atmospheric cleaning using laser-induced plasma channels
  • advanced lithography techniques using radiation pressure
  • contactless manipulation of materials in vacuum or sterile environments
관련 개념: 전자기 운동량, 포인팅 벡터, 맥스웰 방정식, 복사압, 맥스웰 응력 텐서, 운동량 밀도, 전자기장, 빛, 태양 돛, 광학 집게.

역사적 맥락

전자기 운동량

1880
1882-01-01
1883
1884
1887
1888
1889
1877
1880
1882-01-01
1884
1885
1887
1889
1890

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

10년차 기념일

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