안테나를 광원으로 볼 수 있습니까?

분명히 안테나는 전자기파를 통해 전기 에너지를 방출하는 장치 일뿐입니다.

가시 광선은 단순히 특정 범위의 주파수이기 때문에 안테나를 다른 형태의 "광"원으로 생각하기가 더 쉽지 않습니까?

지향성 안테나와 마찬가지로 휴대용 횃불은 고출력은 투광 조명을 의미합니까?

왜 우리는 이것을 파동 이론보다 수학적으로 훨씬 단순하기 때문에 단순히 입자 성질로 설명 할 수 없습니까?

경우에 따라 다음을 수행 할 수 있습니다. 지향성 안테나가 큰 경우 멀리 떨어진 곳에서 전파를위한 빔 생성 "손전등"처럼 보일 수 있습니다. 파장이 상호 작용하는 모든 물리적 물체보다 훨씬 작지 않으면 매우 빠르게 분해됩니다.

특정 용어를 사용하기도합니다. 파장이 만나는 모든 물체에 비해 매우 작고 몇 가지 간단한 "거시적"공식이 동작을 설명 할 수있는 경우 광학 (광선) 전파에 대해 말합니다 . RF를 다룰 때 우리는 그렇지 않습니다. RF는 빛처럼 행동 하지 않으므로 유추의 유용성이 존재하지 않습니다. 그러므로, 우리는 "수학적으로 훨씬 더 간단하게"될 수 없습니다. 왜냐하면 당신은 빛의 전파로 알려진 것의 더 쉬운 모델이 단순히 작동하지 않기 때문입니다 ¹.

대부분의 경우 안테나를 광원과 비교할 수 없습니다.

우선, 빛으로 비유 소스는 완벽하게 작동하지 않습니다 : 귀하의 손전등은 DC가 배터리에서 오는 작동합니다. 당신의 파도는 10¹⁵ Hz 이상의 주파수를 가지고 있습니다. 안테나에서, 파를 생성하는 방법은 이미 방출 될 주파수를 갖는 안테나로 들어가는 전류에 의존하고, 안테나는 단지 파 도체와 자유 공간 사이의 임피던스 매칭 성분으로서 작용한다.

그런 다음 안테나에서 방출되는 파동에는 일종의 파면이 있으며, 이는 일관된 위상을 의미합니다! 당신의 LED 또는 전구에는 전혀 없습니다.

따라서 토치의 광선은 안테나의 광선과 물리적으로 매우 다릅니다.

당신이 맞습니다, 안테나와 광원은 동등한 구성입니다. 그러나 광원의 수학은 생각만큼 간단하지 않습니다.

지금까지 대부분의 답변이 다른 것으로 보는 이유는 규모의 문제입니다. 우리는 일반적으로 1mm 이상의 "RF"파장 (300GHz)과 1µm 이하의 "광"파장 (300THz)이라고 부르지 만, 그 사이에있는 부분에 대해서는 약간의 양보가 있습니다 ( "저 적외선"또는 "마이크로파" ?), 그들의 행동을 지배하는 방정식은 정확히 같습니다 : Maxwell 's .

문제는 이렇게 큰 규모의 차이가 세계와 어떻게 상호 작용하는지에 영향을 미친다는 것입니다. 1m RF 신호를 생성하기 위해 별개의 구성 요소가 상호 작용할 수 있지만 100nm 광 신호를 생성하려면 전자와 에너지 수준 간의 상호 작용을 고려해야합니다.

• 상호 작용이 거의없는 10m의 초점이 집중된 RF 신호가 1m 금속 디스크 주위로 전파되지만 좁은 초점의 1µm 광선은 트랙에서 완전히 정지됩니다. 첫 번째는 10cm의 개구부가있는 메쉬 패러데이 케이지에 의해 중단되지만 두 번째는 방해받지 않고 통과합니다. 하나에 거의 완전히 투명한 재료는 다른 재료를 완전히 멈추게하고 그 반대도 마찬가지입니다.

• 1km 지점에서 1m 지점에서 90 % 전력을 달성하기 위해 10cm RF 빔에 초점을 맞추려면 다소 거대한 안테나가 필요하지만, 1µm 조명으로 동일한 기능을 수행하는 동등한 렌즈는 한 손에 맞을 수 있습니다.

• 1GHz 이하의 대기 영향 (공기 분자와의 RF 에너지의 상호 작용)을 대부분 무시할 수 있지만 대기 조건은 그 이상으로 우세하여 광 주파수에서 주 효과가됩니다.

• 광학 렌즈를 설계하는 사람들은 광대역 신호를 다루는 문제를 잘 알고 있습니다 (가시광은 380에서 740 나노 미터 (430 – 770 THz)까지 한 옥타브 전체를 차지합니다). 이는 광대역 RF 설계자가 직면 한 문제와 동일하지만 광대역 RF는 거의 반송파 주파수의 5 %에 ​​해당하지 않습니다.

대부분의 엔지니어링은 현재 문제를 상당히 단순화하고 다양한 유효성을 가진 모델, 모델을 다루고 있습니다 (모든 모델이 잘못되었거나 일부 모델이 유용함). 그렇기 때문에 더 낮은 범위의 RF에서 Maxwell 방정식을 직접 적용하여 회로를 해결하는 대신 회로의 KCL, KVL 및 Ohm의 법칙을 처리합니다. 그러나 주파수가 높아지면 와이어가 단순한 와이어처럼 동작하지 않으므로 s- 파라미터 및 전송 라인으로 전환해야합니다. 여전히 "빛"영역으로 올라가면 이제 광자와 전자 에너지 전이 레벨을 사용하는 것이 좋습니다.

그러나 이러한 모든 모델은 적용 범위가 좁은 Maxwell 방정식의 단순화 일뿐 입니다. 그러나 이것과 모델이 어디에서 실패하는지 아는 것은 우리의 디자인 직관에 도움이 될 수 있습니다.

첫째, "빛"자체는 일반적으로 "가시적 빛"을 의미합니다. 안테나는 가시 광선을 방출하지 않습니다.

우리는 빛이 EM 방사선이고 안테나가 EM 방사선을 방출한다고 더 정확하게 말할 수 있습니다.

수학적으로 훨씬 더 간단하기 때문에 이것을 입자 특성으로 간단히 말할 수없는 이유

그렇습니까? 귀하의 게시물에 어떤 수학도 인용하지 않았습니다. 그리고 대부분의 경우 웨이브 패턴은 우리가 원하는 것입니다. 전파가 가장 강력하게 수신 될 수있는 위치를 알려줍니다. 대부분의 통신 주파수에서 전파 는 빛과 같은 "빔" 이 아니므 로 많이 회절됩니다.

어떤 경우에는 할 수 있습니다. 그리고 우리의 세계에서 분명히 빛은 광선으로 매우 확실하게 근사 될 수 있습니다. 그러나 수천 킬로미터에 불과한 물체로 1000000000의 스케일에서 EM이 흔들릴 수 있습니다.

그러나 인생은 세상의 광학 분야에있어 단순 해 보입니다. 마이크로 미터 크기의 구조물, 어레이 또는 도체를 통해 전파되는 빛을 다루어야 할 때, 광선 근사법은 쓸모가 없습니다. (Google 플라즈 모 닉스, 광자 또는 광결정 등은 모드, 공명, 더 많은 Maxwellian 방정식을 사용합니다.) 마치 세상에서 RF 현상을 정확하게 설명 할 힘이 부족합니다.

왜 우리는 이것을 파동 이론보다 수학적으로 훨씬 단순하기 때문에 단순히 입자 성질로 설명 할 수 없습니까?

우리가 광자가 빛 에너지의 "입자"라고 말할 때, 우리는 전자기장에서 이산 된 양의 에너지 만 흡수되거나 방출 될 수 있음을 의미합니다.

그러나이 입자들은 총알이나 당구 공에 적용되는 탄도 규칙에 따라 움직이지 않습니다. 그것들은 기본 전자기 전파를 설명하는 파동 방정식과 본질적으로 동일한 파동 방정식에 따라 움직입니다.

여기에는 무료 점심이 없습니다. 전자기 "입자"는 이들이 대체하는 파동만큼 수학적으로 복잡합니다.

안테나는 광원으로 취급 할 수 있지만 다른 방식으로 방출됩니다. 정상적인 RF 안테나를 고려하고 있다면, 빛이 안테나 공진 주파수보다 훨씬 높은 주파수이기 때문에 정보를 전달하는 가시 광선을 방출하지 않습니다. 이 크기 불일치로 인해 일반적인 RF 안테나 (3KHz 및 300GHz)는 가시광 (430-770 THz)을 효율적으로 방출하기에는 너무 큽니다. 그러나 플라즈몬 나노 안테나와 같은 일부 안테나에서는 가능합니다. 제어 된 방식으로 가시광을 방출하는 여러 장치 중에서 플라즈몬 나노 안테나는 전통적인 무선 안테나에 가장 가깝습니다.