利用电磁波粒子性的动量推动飞行器是否可能

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refinder2 个月前 -2017-05-12 22:20833865
国外有人用激光的打飞盘实现飞盘在空中的上升驱动,利用的是光子的例子性产生的动量。类似的应用还有太阳帆。
电磁波和光是一类东西,所以是否可以用电磁波打到飞行器上实现同样的驱动效果?

radio2 个月前 -2017-05-12 22:34833866
其实电磁波的动量不是粒子性专有的。。从电磁的角度来说就是电磁场本身具有的动量,或者直观一点说,是电磁波里的电场带动照射物体表面的电荷产生运动,然后运动的电荷在电磁波的磁场的作用下产生垂直方向的洛伦兹力从而推动物体。。
所以答案是能。。

不过对激光打飞盘上升有点怀疑。。即使飞盘质量只有0.1克,并且能完全反射全部激光,也需要连续发射大概150kW的激光才能够抵消重力悬浮。。感觉是飞盘上物质气化产生推力啥的可能性更大。。同理如果需要产生实用的推力的话就需要发射功率强大的电磁波。。远不如用大面积的薄膜反射太阳光划算。。(百度到的数据说是地球轨道上太阳光的功率是1369瓦每平米。。)

[修改于 2 个月前 - 2017-05-12 23:30:26]


rudolf1 个月前 -2017-05-13 14:09833876
激光打飞盘是真的,有记录片讲这个,一个美国人搞了好多年。他先用压缩气体驱动飞盘高速自转,然后从飞盘下方发射激光,飞盘上升过程一直有激光照射。

牛逼大仙1 个月前 -2017-05-13 14:12833877
引用 rudolf:
激光打飞盘是真的,有记录片讲这个,一个美国人搞了好多年。他先用压缩气体驱动飞盘高速自转,然后从飞盘下方发射激光,飞盘上升过程一直有激光照射。
看太阳帆的资料说光的推力特别小,只能在太空无空气阻力的条件下正常工作。

refinder1 个月前 -2017-05-13 15:21833881
引用 radio:
其实电磁波的动量不是粒子性专有的。。从电磁的角度来说就是电磁场本身具有的动量,或者直观一点说,是电磁波里的电场带动照射物体表面的电荷产生运动,然后运动的电荷在电磁波的磁场的作用下产生垂直方向的洛伦兹力……
另外一个有趣的问题就是,火箭是利用反冲力推进的,如果激光或者电磁波有动量,那么是否一个光源或者电子波发射源就可以作为一个推进装置了?

radio1 个月前 -2017-05-13 15:32833882
引用 refinder:
另外一个有趣的问题就是,火箭是利用反冲力推进的,如果激光或者电磁波有动量,那么是否一个光源或者电子波发射源就可以作为一个推进装置了?
确实可以。。不过要有方向性。。一个全向天线显然是不行的。。对于定向天线,姑且可以简单地“化简”理解成一个不产生推力的全向天线加上一个产生推力的反射罩。。

[修改于 1 个月前 - 2017-05-13 15:34:23]


refinder1 个月前 -2017-05-13 15:54833883
引用 radio:
确实可以。。不过要有方向性。。一个全向天线显然是不行的。。对于定向天线,姑且可以简单地“化简”理解成一个不产生推力的全向天线加上一个产生推力的反射罩。。
发射源的质量没有减少,何以产生反冲力啊?

refinder1 个月前 -2017-05-13 15:55833885
引用 radio:
确实可以。。不过要有方向性。。一个全向天线显然是不行的。。对于定向天线,姑且可以简单地“化简”理解成一个不产生推力的全向天线加上一个产生推力的反射罩。。
按照之前的解释,只有电磁波碰到物体表面时候才有作用力,没碰到的时候应该没有作用力吧

radio1 个月前 -2017-05-13 16:45833886
引用 refinder:
按照之前的解释,只有电磁波碰到物体表面时候才有作用力,没碰到的时候应该没有作用力吧
然而发射源本身就是个物体。。
引用 refinder:
发射源的质量没有减少,何以产生反冲力啊?
发射源消耗能量发射电磁波必然导致能量的减少。。同时导致质量的减少。。电磁波也是有质量的。。

Robot_V11 个月前 -2017-05-13 17:18833887
可以,比如微波引擎

refinder1 个月前 -2017-05-14 17:12833899
引用 radio:
然而发射源本身就是个物体。。
发射源消耗能量发射电磁波必然导致能量的减少。。同时导致质量的减少。。电磁波也是有质量的。。
需要精确的理论推导

[修改于 1 个月前 - 2017-05-14 17:13:47]


radio1 个月前 -2017-05-14 21:36833908
引用 refinder:
需要精确的理论推导

初学电磁学,算错勿喷。。
建立右手直角坐标系X,Y,Z
设有两个电偶极子1,2在x轴上相隔1/4波长放置,一个在原点,一个在负半轴,其中负半轴的震动相位超前90度(只有振子和反射器的八木天线)
设电磁波角频率w,电荷量q,光速c,电偶极矩p,最大p0,在Z轴上振动
位置1:(0,0,0) p1=p0*cos(w*t)
位置2:(-2*pi*c/w,0,0) p2=p0*sin(w*t)
由于振子对自身产生的作用只有阻尼衰减
以及理想偶极子成电中性
姑且只考虑磁场作用:
则总受力F=振子1在振子2产生磁场中受力+振子2在振子1产生磁场中受力=振子2此处磁场B2x振子1电流*振子1长度d+振子1此处磁场x振子2电流*振子2长度d
由于按照远场的公式,在X轴上的B方向始终在Y轴上,垂直于在Z轴上电流
将远场的公式代入,可以得出:
F=F1+F2=B2A1+B1A2=((u0*p0^2*w^2*sin(w*t)*cos(w*t))/(4PI*c))*((cos(w*t)^2-cos(w*t)*sin(w*t))
受力积分显然不为0,受力方向在X轴,与辐射方向一致。
在一个周期2pi/w中积分后除以周期,得到平均受力:
u0*p0^2*w^4/8c*pi

[修改于 1 个月前 - 2017-05-14 22:29:45]


refinder1 个月前 -2017-05-14 22:05833909
引用 radio:
初学电磁学,算错勿喷。。
建立右手直角坐标系X,Y,Z
设有两个电偶极子1,2在x轴上相隔1/4波长放置,一个在原点,一个在负半轴,其中负半轴的震动相位超前90度(只有振子和反射器的八木天线)
设电
思路是对的。但我认为结果是错的。
电磁波打到金属表面,会反弹回来,反弹的波和入射波叠加,看起来会产生作用力,但是实际上只是在空间场的叠加,并不会产生作用力。就像两个水波相遇,会叠加,会干涉,但还是各自沿着各自的道路继续前进,并不会对波源产生作用力。

noob1 个月前 -2017-05-14 22:26833910
上次那个忽悠人的空间曲率引擎。

[修改于 1 个月前 - 2017-05-14 22:28:19]


radio1 个月前 -2017-05-14 22:53833912
引用 refinder:
思路是对的。但我认为结果是错的。
电磁波打到金属表面,会反弹回来,反弹的波和入射波叠加,看起来会产生作用力,但是实际上只是在空间场的叠加,并不会产生作用力。就像两个水波相遇,会叠加,会干涉,但还是各自……
对于照射到金属表面的电磁波,所产生的作用力也与反射的电磁波的叠加没有什么关系。。实际上只和电磁场本身的动量有关。。关于这点在电磁学教材的有关章节有严谨的推导。。

之所以计算中使用两个振子,是为了直接组成一个具有方向性的天线,显得直观一点。

[修改于 1 个月前 - 2017-05-14 23:28:22]


refinder1 个月前 -2017-05-15 13:33833922
引用 radio:
对于照射到金属表面的电磁波,所产生的作用力也与反射的电磁波的叠加没有什么关系。。实际上只和电磁场本身的动量有关。。关于这点在电磁学教材的有关章节有严谨的推导。。

之所以计算中使用两个振子,是为了直接……
电磁场动量在哪本教材上有推倒?推荐一下,谢谢。

金星凌日1 个月前 -2017-05-15 14:07833924
引用 refinder:
电磁场动量在哪本教材上有推倒?推荐一下,谢谢。
一般电动力学的教材中会有。

refinder1 个月前 -2017-05-15 14:53833927
引用 radio:
对于照射到金属表面的电磁波,所产生的作用力也与反射的电磁波的叠加没有什么关系。。实际上只和电磁场本身的动量有关。。关于这点在电磁学教材的有关章节有严谨的推导。。

之所以计算中使用两个振子,是为了直接……
电磁场动量如何和之前的推导联系起来?

radio1 个月前 -2017-05-15 21:39833939
引用 refinder:
电磁场动量如何和之前的推导联系起来?

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手上没有扫描仪,将就看吧。。

[修改于 1 个月前 - 2017-05-15 21:46:28]


ddomax1 个月前 -2017-05-15 22:38833949
引用 radio:
手上没有扫描仪,将就看吧。。

帮你转成扫描版的(¬‿¬ )
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radio1 个月前 -2017-05-15 22:51833950
引用 ddomax:
帮你转成扫描版的(¬‿¬ )
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275512

275507
感谢。。

refinder1 个月前 -2017-05-16 13:25833966
引用 radio:
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275506

手上没有扫描仪,将就看吧。。
这是哪本书?推荐一下

radio1 个月前 -2017-05-16 21:36833984
引用 refinder:
这是哪本书?推荐一下
图上有。。《电动力学导论》。。

refinder1 个月前 -2017-05-18 18:06834060
引用 radio:
图上有。。《电动力学导论》。。
这是本好书,有空好好研究一下。

refinder1 个月前 -2017-05-18 18:09834061
引用 radio:
然而发射源本身就是个物体。。
发射源消耗能量发射电磁波必然导致能量的减少。。同时导致质量的减少。。电磁波也是有质量的。。
电磁波没有质量。另外能量的减少不意味着质量的减少,难道用完的电池比充满电的电池质量小?

金星凌日1 个月前 -2017-05-18 20:16834071
引用 refinder:
电磁波没有质量。另外能量的减少不意味着质量的减少,难道用完的电池比充满电的电池质量小?
在相对论的框架下,质量和能量完全是同一个物理量。
至于你说的“电磁波没有质量”,我想你要说的是“静质量”。

refinder1 个月前 -2017-05-18 22:30834074
引用 金星凌日:
在相对论的框架下,质量和能量完全是同一个物理量。
至于你说的“电磁波没有质量”,我想你要说的是“静质量”。
同意你说的动质量。但能否确定的回答:用完的电池是否比充满电的电池质量小?

bg4tfw1 个月前 -2017-05-20 18:12834121
激光打飞盘是在大气层内进行的,飞盘相对于凹面镜,激光会聚在盘下方,使空气受热迅速膨胀,对盘产生作用力。和光子动量没什么关系!

[修改于 1 个月前 - 2017-05-20 20:19:10]


refinder1 个月前 -2017-05-22 14:51834149
引用 bg4tfw:
激光打飞盘是在大气层内进行的,飞盘相对于凹面镜,激光会聚在盘下方,使空气受热迅速膨胀,对盘产生作用力。和光子动量没什么关系!
我也怀疑是这个原理。。。

zgchen1 个月前 -2017-05-24 23:55834226
1369瓦每平米转换效率太低了,怪不得载人太阳能飞机好大啊!为了表面积不得不做那么大

refinder1 个月前 -2017-05-26 22:18834281
引用 zgchen:
1369瓦每平米转换效率太低了,怪不得载人太阳能飞机好大啊!为了表面积不得不做那么大
所以宇宙大爆炸之说还是有可能的,假设宇宙有个爆炸的中心,所有物体都在远离这个中心,除了爆炸带来的动能,还有可能就是受了来自这个中心的宇宙辐射的作用:)

孕期歇斯底里症1 个月前 -2017-05-30 00:08834395
引用 refinder:
所以宇宙大爆炸之说还是有可能的,假设宇宙有个爆炸的中心,所有物体都在远离这个中心,除了爆炸带来的动能,还有可能就是受了来自这个中心的宇宙辐射的作用:)
“宇宙大爆炸”不是真的爆炸啊,所有的物体也没有在远离哪个中心,不然星空就是一边红一边蓝了

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