Преломление: поток энергии, туннелирование и эванесцентные электромагнитные волны

В случае полного внутреннего отражения, когда у нас есть преломленная затухающая волна, если поблизости находится другой объект, у нас может быть явление туннелирования волны (нарушенное полное внутреннее отражение). Я ищу ответ, который решает все мои следующие проблемы:

  1. Итак, как может затухающая волна, которая не передает никакой чистой энергии, генерировать другую волну на второй границе раздела? Что происходит с передачей энергии до того, как затухающая волна достигает второй границы раздела, и что происходит с ней в тот самый момент, когда она достигает ее? Перетекает ли энергия спонтанно от одной границы раздела к другой, создавая волну на второй границе раздела?
  2. Является ли исчезающая световая волна стоячей или бегущей волной?
  3. Когда затухающая волна достигает второй границы раздела и создает другую бегущую волну, то происходит ли что-нибудь с отраженной волной первой границы, чтобы не было проблемы с сохранением энергии, или такой проблемы нет (и почему)? А если что-то и происходит с отраженной волной, то происходит ли это спонтанно (когда затухающая достигает второй границы раздела)?
  4. Если энергия не переносится затухающими волнами, то как ее электромагнитная волна возбуждает атомы (или молекулы, или что-то еще) на второй границе раздела?

ПРИМЕЧАНИЕ. Я думаю, что затухающая волна — это бегущая волна, которая движется параллельно границе между двумя средами, но ее волновые фронты экспоненциально затухают. Пожалуйста, просветите меня.

Эванесцентные волны являются обобщением реактивной энергии в цепи с сосредоточенными элементами, и если вы думаете об этом в этих терминах, неудивительно, что они могут быть связаны «к» или «вне». Если вы поместите препятствие в волновод, который может распространяться только в своей основной моде, то препятствие будет рассеивать падающую энергию на три части: отражающую часть, распространяющуюся назад, и прошедшую часть, распространяющуюся вперед (оба относятся к основной моде) и запасенная реактивная энергия, остающаяся вокруг препятствия. Последний является «мимолетным» нераспространяющимся фрагментом.

Ответы (1)

Так что да, если вычислить вектор Пойнтинга (плотность потока энергии), Е → × ЧАС → , для экспоненциально затухающей затухающей волны вы действительно найдете нулевой усредненный по времени поток энергии, перпендикулярный отражающей плоскости. Спросите, вы говорите, это приводит к загадке --- как мимолетные волны переносят энергию через барьеры? Мы точно знаем, что они могут передавать энергию.

Простой ответ заключается в том, что случай нарушенного полного отражения не описывается одной затухающей волной, и поэтому то, что я только что сказал выше, неприменимо. Вместо этого волна внутри барьера представляет собой суперпозицию экспоненциально затухающих и экспоненциально нарастающих волн.

Если вы вычислите плотность потока энергии для этой общей волны, вы обнаружите ненулевое значение! Это связано с «взаимодействием» двух волн, каждая из которых сама по себе не имела бы никакого потока энергии. Более того, поскольку одна волна экспоненциально затухает, а другая экспоненциально растет с той же скоростью, вы обнаружите, что плотность потока энергии является постоянной величиной на всем протяжении барьера. Энергосбережение удовлетворено, и мир продолжает жить еще одним днем.

(Математика оставлена ​​читателю в качестве упражнения, потому что я ленив.)

Преломление: поток энергии, туннелирование и эванесцентные электромагнитные волны
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v