[小资料，小科普] 电磁辐射，光压，麦克斯韦胁强张量

一、阅读笔记

（1）电磁辐射

   振荡的电荷或电流系统以及任意加速运动的带电粒子向外辐射电磁波的过程。如天线辐射、原子和原子核辐射、电子的回旋辐射和轫致辐射等。

   在靠近辐射源的区域，准稳场较强，电场或磁场有不等于零的径向分量，场强随距离的变化依赖于源的分布，且其值随距离的变化正比于 1/r² 。在远离辐射源的区域，电场和磁场强度均与径矢垂直，且与 1/r 成正比，电磁能量和电磁动量都沿着径矢方向流动，其值与 1/r² 成正比，这部分交变电磁场称为辐射场。

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（2）光压

   光波照射到物体上对物体表面产生的辐射压强。由于电磁场具有动量，其入射到物体上时会对物体施加一定的压强，这种压强称为辐射压强。

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（3）麦克斯韦胁强张量

   用以说明电磁场弹性力学性质的张量。

   为了描述电荷之间作用力，M.法拉第提出力线管概念：每个力线管包含大量的力线，用单位横截面内力线的数目来标志电场强度，并认为这些力线管纵向有张力，横向有压力。力线起始于正电荷而终止于负电荷，异号电荷间的吸力和同号电荷间的斥力即通过力线管的纵向张力和横向压力进行传递。磁场的情形也类似，沿磁力管方向存在张力，垂直于磁力管方向存在压力。J.C.麦克斯韦用数学方法证明了法拉第观点，得出了一个类似于弹性力学的方程。

   法拉第和麦克斯韦所设想的胁强相当于电磁场的动量流。

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二、请教与思考

   “麦克斯韦胁强张量”与电磁波的刚性关系密切。不知道有哪些相关的实验结果？

   电磁场的动量流，是否可以类比“水流”？如消防水龙头喷出的高速水流。初步的观察：这种高速水流，遇到墙壁等阻挡物时，水龙头会受到“反力”。水流冲击墙壁，墙壁会对水流产生“反力”。这是一种通过高速水流传递的机械力，即高速水流有一定的机械刚性，这种刚性与水流速度等有关。

   所以，请教一下：光（电磁波）有没有类似的刚性？

   直观地，日常生活中“水”一般是“软”的。但在“滑水(water skiing) ”、“冲浪（surfing）”时，高速运动下水会表现得很“硬”。能够托住人体的重量。

   光（电磁波）有没有类似的现象？

图1  滑水(water skiing) 

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图2  冲浪（surfing）

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三、[小历史] 19世纪60年代末，麦克斯韦仿照流体力学中的方法，建立了电磁场的经典麦克斯韦方程组

   法拉第的力线理论受到汤姆森和麦克斯韦的重视。麦克斯韦于1855年利用不可压缩流体模型为力线理论建立了数学诠释。此后，在法拉第的挑战下，麦克斯韦大约于19世纪60年代末，在吸收法拉第和汤姆森等人贡献的基础上建立了完备的电磁场理论。

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   1846年，法拉第还提出了光波是力线振动的设想。英国物理学家J.C.麦克斯韦继承并发展了法拉第的这些思想，仿照流体力学中的方法，采用严格的数学形式，将电磁场的基本定律归结为4个微分方程，人们称之为麦克斯韦方程组 。

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参考资料：

[1] 2023-03-30，电磁辐射/electromagnetic radiation/徐在新，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=141110&Type=bkzyb&SubID=61961

[2] 2023-04-04，电磁辐射/electromagnetic radiation/方圣辉，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=111798&Type=bkzyb&SubID=94760

[3] 2022-12-23，电磁辐射/electromagnetic radiation/柳建新，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

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[4] 2022-12-23，电磁辐射/electromagnetic radiation/李宏，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=567917&Type=bkzyb&SubID=155319

[5] 2022-12-23，电磁质量/electromagnetic mass/陈熙谋，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

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[6] 2023-06-07，运动带电粒子的电磁场/electromagnetic field of moving charged particles/曹昌祺、陈熙谋、陈晓林，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

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[7] 2023-08-19，带电粒子与电磁场的相互作用/interaction between charged particle and electromagnetic field/罗积润，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

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[8] 2023-01-13，电磁能/electromagnetic energy/陈熙谋、陈晓林，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=141007&Type=bkzyb

[9] 2023-01-13，电磁势/electromagnetic potential/陈熙谋、陈晓林，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=141254&Type=bkzyb

[10] 2022-12-23，电磁动量/electromagnetic momentum/陈熙谋，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=141040&Type=bkzyb&SubID=61956

[11] 2022-01-20，光压/light pressure/胡望雨、方哲宇，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=133534&Type=bkzyb&SubID=95643

[12] 2023-04-01，麦克斯韦胁强张量/Maxwell's stress tensor/李从周，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=141146&Type=bkzyb&SubID=61956

   用以说明电磁场弹性力学性质的张量。

   为了描述电荷之间作用力，M.法拉第提出力线管概念：每个力线管包含大量的力线，用单位横截面内力线的数目来标志电场强度，并认为这些力线管纵向有张力，横向有压力。力线起始于正电荷而终止于负电荷，异号电荷间的吸力和同号电荷间的斥力即通过力线管的纵向张力和横向压力进行传递。磁场的情形也类似，沿磁力管方向存在张力，垂直于磁力管方向存在压力。J.C.麦克斯韦用数学方法证明了法拉第观点，得出了一个类似于弹性力学的方程。

[13] 2023-04-04，场/field/苏湛，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=318232&Type=bkzyb&SubID=137837

   法拉第的力线理论受到汤姆森和麦克斯韦的重视。麦克斯韦于1855年利用不可压缩流体模型为力线理论建立了数学诠释。此后，在法拉第的挑战下，麦克斯韦大约于19世纪60年代末，在吸收法拉第和汤姆森等人贡献的基础上建立了完备的电磁场理论。

[14] 2023-08-09，电磁场理论/theory of electromagnetic field/王先冲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=186655&Type=bkzyb&SubID=80493

   1846年，法拉第还提出了光波是力线振动的设想。英国物理学家J.C.麦克斯韦继承并发展了法拉第的这些思想，仿照流体力学中的方法，采用严格的数学形式，将电磁场的基本定律归结为4个微分方程，人们称之为麦克斯韦方程组。

[15] 环球物理，薛德堡，2022-11-06，【物理科普】磁场仅仅是一种相对论效应吗？

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5ODMwOTExNA==&mid=2662047553&idx=4&sn=0e88d426645b99e41e716bce1559d467&chksm=8bccb9d4bcbb30c24215d421c654e46fc85aaca44fcd530b5c4d1c5bd8e85dca24c2dd7e0890&scene=27

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_20661652

[16] 曹则贤. 物理学咬文嚼字之六十六 参照系?坐标系! [J]. 物理, 2014, 43(11): 767-772.

https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-WLZZ201411014.htm

https://wuli.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7693/wl20141109

[17] 2022-06-08，马赫，E./Mach, Ernst/董光璧，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=136846&Type=bkzyb&SubID=61860

   其中《力学史评》这部著作几乎传遍世界，对物理学的发展产生了深刻的影响。马赫在这部书中，从经验论的观点对力学概念和原理作了历史性的考察。他在书中对I.牛顿的绝对时间、绝对空间的批判以及对惯性的理解，是极有启发性的思想，但在当时并没有引起物理学家足够的重视。这个思想对A.爱因斯坦建立广义相对论起过积极的作用，后来爱因斯坦把他的这一思想称为马赫原理。

相关链接：

[1] 2023-08-19，[小资料，小科普] 直线加速器，辐射损失极微弱

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1399641.html

[2] 2023-08-18，[小资料，小科普] 加速器的“同步辐射”

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1399542.html

[3] 2023-07-23，[讨论] 电磁学的实验再检验（7）：电磁波的刚性（关联“光压”）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396376.html

[4] 2022-05-16，[讨论] 电磁波会传递机械力或电磁力吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1338778.html

[5] 2023-07-22，[请教] 电磁学的实验再检验（6）：“电力线 electric field lines”本身带有记号（ID）吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396267.html

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