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第五章 电波本性不是能量 如果电磁波的物理行为是之能量行为，则我们不能说电场与磁场是独立辐射的。反之亦然。这就是本章研究电波物理行为的出发点。在大学物理书籍里，讲授有关光的干涉与衍射时，物理老师首先引入光强()的概念，似乎告诉我们：光波的干涉是能量的干涉、明暗条纹是能量的强弱，在物理概念上与麦克斯韦的波能量及玻印廷能流密度吻合，也与机械波的波能量概念相吻合。对此，我们首先指出，机械波服从牛顿力学定律，传播的波能量守恒。麦克斯韦从机械波类比到电磁波，这种基于波能量的概念，但却它既不是传播波能量守恒也不是辐射矢量场守恒(见第2、3章的论述)。本章论证表明：对于机械波而言，它借助于煤质的振荡而传播，所以它遵循牛顿力学定律，因此机械波传播的波能量守恒，是单位体积中的质量；但是对于真空中的电场波或磁场波来说，单位体积内的质量等于零，没有振荡传播的煤质，也没有振荡传播的动力，所以它是一种辐射。本书的第四章得出的结论是，电波是独立辐射的矢量场，其场强与距离平方成反比，如果以辐射源为中心，取球面和,那么流出面的的场量等于流出面的场量，即辐射矢量场守恒，服从距离平方反比律。本章进一步回答电波的一切物理行为是独立矢量场行为，却不是波能流之行为。本章目的是在物理概念上进一步否定玻印廷能流密度传播之结论，也是在物理概念上进一步证明了电波是独立辐射的矢量场。 本章从电波的干涉、电波的传输等物理行为入手, 分析得出了“电波的辐射不是波能量的传播，而是矢量场的辐射”之结论。主要结论包括：1)电波的干涉和衍射是独立矢量场的干涉和衍射，不是波能流的干涉和衍射，特别指出T.Yang实验正是矢量场的干涉却不是能量的干涉，明暗条纹是矢量场幅值的大小却不是标量能量的大小；2)电波的反射折射是独立矢量场的反射折射，不是波能流的反射折射；3)电波的辐射是独立矢量场的辐射，不是波能流的辐射；4)电波的接收是对独立矢量场的接收，不是对波能流的接收；5)电波辐射矢量场守恒，而麦克斯韦旋度场既不是传播波能量守恒也不是辐射矢量场守恒；6)正余弦电场、磁场是虚功率，正余弦电场、磁场不是能量。电场波和磁场波是虚功率，其本性不是能量。微波作用于物质将转化为热能，不是“能量对能量的直接传递”，而是矢量场作用于物质在洛仑兹力的作用下产生了热能，如同植物的光合作用一样，存在一个转化过程，也如同力作用于物体产生动能一样，存在一个转化过程。作用力和电波力(电场力、磁场力)都不是能量。 因此本章结论是：电波的一切物理行为都不是波能量()之行为，而是独立矢量场行为；电场波和磁场波的本性不是能量而是虚功率，它作为波动性，辐射矢量场守恒；而波长接近原子尺寸的光波在量化处理的计算上仍可按普朗克量子假设来计算。 5.1 电波干涉和衍射不是波能量行为 如果电波的辐射是场矢量辐射，那么用场矢量来分析与计算干涉、衍射过程时，所得结论应该与实验一致。如果认为电波的辐射是波能量辐射，那么用波能流或来分析与计算干涉、衍射时，所得结论应该与实验吻合。否则就不是波能量行为。 5.1.1 光的干涉和衍射均是独立矢量场行为 在本小节中，我们认定电波(电场波和磁场波)的行为是场矢量行为，并基于场矢量迭加原理，来分析电波的干涉和衍射。电波的干涉实验没有明显记载，我们以光波来代替电波进行讨论，虽然两者本质上有差别，但作为波动性是一样的。本章不是讨论它们之间的差别，而是讨论它们的行为是波能量行为或是矢量场行为，在这个问题上并不影响讨论。 1. 光波的干涉是独立矢量场的干涉。光波干涉有许多种，以双缝实验为例,如图5-1所示，其干涉条纹是该物理行为发生的物理现象。考察该物理现象即条纹的计算，可以基于场 矢量之观点，还可基于波能量之观点。如果两种观点得到相同的结论，我们可以说它同时具有这两种属性。否则，却不然。 在该物理行为中，如果基于场矢量观点来分析时，则两束电波的电场矢量到达屏幕上被表示为 (5-1) 式中和是各自的波程。迭加后合成的电波的场矢量是 。如果电波矢量是同方向的，则在屏幕上点的合成场强为 (5-2) 这里，对于式(5-2),便有: 当时， ，屏幕上为亮条纹。 当时，，屏幕上为暗条纹。 注意到，因此 当时， ，屏幕上为亮条纹。 当时，，屏幕上为暗条纹。条纹之间的间隔为。 以上基于独立矢量场之分析与实验一致。则说明T.Yang的实验是独立矢量场的实验。换言之，T.Yang的干涉实验证明了光的干涉是矢量场的干涉，即证明了(5-2)式的正确性。因此双缝干涉服从矢量迭加原理，它是矢量场的干涉，属于场矢量行为。事实上，容易验证，所有干涉