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电磁动量

1884
  • James Clerk Maxwell
  • John Henry Poynting
19 世纪研究电磁动量和 Poynting 向量的物理学家的实验室。.

(图片仅供参考)

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 必须 be included alongside the mechanical momentum of the particles.

在经典力学中,动量与大质量粒子有关。然而,麦克斯韦电磁学方程预言,电磁波(如光)尽管没有质量,却携带动量。这是一个革命性的概念。在一个包含带电粒子和电磁场的系统中,要实现总动量的守恒,就必须考虑到电磁场本身所储存的动量。.

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].

总动量的变化率受跨体积边界动量流的控制,其描述为 麦克斯韦 应力张量。该张量描述了电磁场对周围环境施加的力,包括辐射压力。这一概念对于理解太阳帆等现象至关重要,在太阳帆上,太阳光的压力推动航天器前进。.

UNESCO Nomenclature: 2204
- 电磁学

类型

抽象系统

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 詹姆斯-克拉克-麦克斯韦的电磁学方程
  • 迈克尔-法拉第的场概念
  • 发现光速有限
  • 经典定律 动量守恒

应用程序

  • 用于航天器推进的太阳帆
  • 用于操控微观物体的光镊
  • 原子激光冷却
  • radiation pressure calculations in 天体物理学
  • 高功率激光系统的设计

专利:

NA

潜在创新理念

  • 基于结构光场的牵引光束
  • 用于星际微探针的光子推进
  • non-invasive cell 排序 using optical forces
  • 用于地球轨道的激光碎片清除系统
  • 超稳定光钟的研制
  • creation of novel metamaterials that manipulate light’s momentum
  • laser-induced fusion ignition systems
  • 利用激光诱导等离子体通道进行大气清洗
  • 利用辐射压力的先进光刻技术
  • 在真空或无菌环境中进行非接触式材料操作
相关内容: 电磁动量、波因矢量、麦克斯韦方程、辐射压力、麦克斯韦应力张量、动量密度、电磁场、光、太阳帆、光镊。.

历史背景

电磁动量

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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