Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)


Образец для цитирования:

Давидович М. В. О законах сохранения энергии и импульса электромагнитного поля в среде и при дифракции плоской волны на проводящей пластине //Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2009. Т. 9, вып. 2. С. 65-89. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2009-9-2-65-89

Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
УДК: 
621.371

О законах сохранения энергии и импульса электромагнитного поля в среде и при дифракции плоской волны на проводящей пластине

Авторы: 
Давидович Михаил Владимирович, Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

На основе строгого нестационарного подхода получены общие нестационарные балансные уравнения для плотностей энергии и импульса системы поле-вещество, основанные на нестационарных определениях этих плотностей с зависимостью от предыстории процесса создания поля, а также определены скорости их переноса. Конкретное рассмотрение произведено для простейшего закона дисперсии, определяемого связанной с проводимостью диссипацией. Для него найдены плотность электромагнитной энергии в плоской монохроматической волне и скорости: фазовая, групповая, а также скорости переноса энергии и импульса. Показано, что плотность энергии на низких частотах в этом случае имеет вид электростатической плотности с заменой диэлектрической проницаемости на ее реальную часть, а скорость энергии в плоской монохроматической волне с указанной дисперсией равна фазовой скорости. Групповая же скорость может превышать скорость света. Показана необходимость использования формы Минковского для плотности импульса и определена скорость его переноса, которая в рассматриваемом случае также совпадает с фазовой скоростью. Продемонстрировано выполнение законов сохранения энергии и импульса в плоской электромагнитной волне в среде и при её дифракции на проводящей магнитодиэлектрической пластине.

DOI: 
10.18500/1817-3020-2009-9-2-65-89
Библиографический список: 

1. Minkowski H. Die Grungleichungen fflr die electromagmetischen Vorgange in bewegten Korpern // Nachrichten von der Gesellschail dcr Wissenschaften zu. Guttingen, 1908. P.111.

2. Abraham M. Zur Electrodynamikbewegter Korper // Rendiconti Circolo Matematico di Palermo. 1909. Vol.28. P. 1-28.

3. Гинзбург B.JI. О законах сохранения энергии и импульса при излучении электромагнитных волн (фотонов) в среде и о тензоре знергии-имнульса в макроскопической электродинамике// УФЫ. 1973. ТЛЮ, вьп. 2. С.309-319.

4. Скобельцын Д.В. О тензоре импульс-энергии электромагнитного поля// УФН. 1973. ТЛЮ, вып. 2. С.253-292.

5. Гинзбург В.Л., Угаров В.А. Несколько замечаний о силах и тензоре энергии-импульса в макроскопической элеетродинамике // УФН. 1976. Т.118, вып.1. С.175-188.

6. Brevik I. Electromagnetic energy-momentum tensor within material media. II. Discussion onf various tensor forms // Mat. Phys. Med. Dan. Vid. Seise. 1970. Vol.37, №13. P.l-79.

7. Groot S. de, Suttorp L. The relativistic energy-momentum tensor in polarized media: IV. The macroscopic material energy-momentum tensor//Physica. 1968. Vol.38. P.84.

8. Гроот СР. de, Cammopn Л.Г. Электродинамика. М.: Наука, 1982. 530 с.

9. Скобельцын Д.В. Парадоксы квантовой теории эффектов Вавилова-Черепкова и Доплера // УФН. 1977. Т. 122. С. 295.

10. Гинзбург В.Л. Замечания к статье Д.В. Скобельцина «Парадоксы квантовой теории эффектов Вавилова-Черенкова и Допшгера» // УФН. 1977. Т.1226. С.325.

11. Leonhardt U. Momentum in an uncertain light // Nature. 2006. Vol.444. P.823-824.

12. Pfeifer R.N., Nieminen T.A., Heckenberg N.R., Rubinsztein-DunlopH. // Rev. Mod. Phys. 2007. Vol.79. P. 197.

13. Obukhov Yu.N. Electromagnetic energy and momentum in moving media // Annalen der Physik. 2008. №8. P. 1-22.

14. Давидович М.В. О парадоксе Хартмана, туннелировании электромагнитных волн и сверхсветовых скоростях // УФН. 2009. Т.179, №4. С.443-446.

15. Ахиезвр А.И., Ахиезер И.А. Электромагнетизм и электромагнитные волны. М.: Высш. шк., 1985. 504 с.

16. Давидович М.В. О плотности электромагнитной энергии и ее скорости в среде с аномальной положительной дисперсией // Письма в ЖТФ. 2006. Т.32, вып.22. С.53-63.

17. Виноградов А.П. К вопросу о материальных уравнений в электродинамике // УФН. 2002. Т. 172, №3. С.363-370.

18. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. 624.

19. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Электродинамика. М.: Мир, 1966. Т.6. 260 с.

20. Гайтлер В. Квантовая теория излучения. М.: Иностр. лит., 1956. 492 с.

21. Умов Н.А. Теория простых сред и её приложение к вопросу основных законов электростатических и электродинамических взаимодействий. Одесса. 1873.

22. Окунь Л.Б. Понятие массы (Масса, энергия, относительность) // УФН. 1989. Т.158, вып.З. С.511-530.

23. Окунь Л.Б. О письме Р.И. Храико «Что есть масса?» // УФН. 2000. Т.170, №12. С.1366-1371.

24. Котельников И.А. О затухании в волноводе // ЖТФ. 2004. Т.74, вып.9. С.91-96.

25. Ordal M.A., Long 1..L, Bell RJ. et al. Optical properties of the metals Al, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Ni, Pd, Pt, Ag, Ti, and W in the infrared and far infrared// Appl. Opt. 1983. Vol.22, №7. P. 1099-1120.

26. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.: Радио и связь, 1983. 296 с.

27. Зилъберглейт А.С, Копилевич К).И. О скорости переноса энергии волнами // ЖТФ. 1980. Т.50, №2. С.241-251.

28. Зильберглейт А.С, Копилевич Ю.И. О скорости переноса энергии волнами// ЖТФ. 1980. Т.50, №3. С.449-460.

29. Гуреев А.В. О скорости переноса энергии электромагнитными волнами в регулярном экранированном волноводе//ЖТФ. 1990. Т.61,№1. С.23-28.

30. Силин Р.А. Периодические волноводы. М.: Фазис, 2002. 438 с.

31. Мандельштам Л. И. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике. М.: Наука, 1972. 438 с.

32. Бхатнагар П. Нелинейные волны в одномерных дисперсных средах. М.: Мир, 1983. 136 с.

33. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Физматлит, 1960. 550 с.

34. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988.440 с.

35. Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. М.: Сов. радио, 1971. 654 с.

36. Виноградова М.Б.. Руденко О.В., Сухорукое А.П. Теория волн. М.: Наука, 1979. 384 с.

37. Вайнштейн Л.А. Распространение импульсов // УФН. 1976. Т.118, вып.2. С.339-367.

38. Вайнштейн Л.А., Вакман Д.Е. Разделение частот в теории колебаний и волн. М.: Наука, 1983. 288 с.

39. Stratton J.A. Electromagnetic theory. N.Y.; L.: McGraw-Hill Book Company, Inc., 1941.

40. Schulz-DuBois E.G. Energy Transport Velocity of Electromagnetic Propagation in Dispersive Media // Proc. of the IEEE. 1969. Vol.57, №10. P.1748-1757.

41. Островский Л.А., Потапов А.И. Введение в теорию модулированных волн. М.: Фшматлит, 2003. 400 с.

42. Полевой В.Г., Рытое СМ. О четырехмерной групповой скорости // УФН. 1978. Т.125, вып.З. С.540-565.

43. Рытое СМ. Некоторые теоремы о групповой скорости электромагнитных волн //ЖЭТФ. 1947. Т.170О). С.930.

44. Lighthill M.J. Group Velocity // J. Inst. Math, and its Appl. 1965. Vol.1. P. 1-28.

45. Biot V.A. General theorems on the equivalence of group velocity and energy transport // Phys. Rev. 1957. Vol.105. P.I 129-1137.

46. Ольвер Ф. Введение в асимптотические методы и специальные функции. М.: Наука, 1973. 376 с.

47. Mavergoyz !.D. Some remarks concerning electromagnetic potentials // IEEE Trans. 1993. Vol.Magn.-29, №2. P.1301-1305.

48. Hinds E.A., Barnett S.M. Momentum exchange between light and single atom: Abraham or Minkowski? // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol.102(5). P.050403.

49. Marklund M. Radiation transport in diffractive media // J. Phys. A, Math. Gen. 2005. Vol.38, №19. P.4265-4273.

50. Garrison J.C, Chiao R.Y. Canonical and kinetic forms of the electromagnetic momentum in ad hoc quantization scheme for a dispersive dielectric // Phys. Rev. A. 2004. Vol.70, №5. P.053826.

51. Leonhardt U. Energy-momentum balance in quantum dielectrics // Phys. Rev. A. 2006. Vol.73. P.032108.

52. Brevik 1. Electromagnetic energy-momentum tensor within material media. I. Minkovski tensor // Mat. Phys. Medd. Dan. Vid. Seise. 1970. Vol.37, №11. P. 1-52.

53. Brevik I. Electromagnetic energy-momentum tensor within material media // Mat. Phys. Medd. Dan. Vid. Seise. 1970. Vol.37, №13. P. 1-52.

54. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М.: Наука, 1973.504 с.

55. Веселого В.Г. Перенос энергии, импульса и массы при распространении электромагнитной волны в среде с отрицательным преломлением // УФН. 2009. Т.179, №6. С.689-694.

Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 10)