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用Lorentz协变量计算辐射压力 摘 要 由能量-动量守恒的四维表达式导出了光压的普遍关系式。计算论证了对于“云”状宇宙物阳光的辐射压力大于万有引力，给出了部分“Mathematica”软件系统表达式。可广泛用于计算介质中的张力。 关键词 狭义相对论；四维协变量；辐射压力；动量守恒 中图法分类号 TP317；O412 文献标识码 A 辐射压力在许多自然现象中都起着十分重要的作用,大的如恒星演变,小的如原子核聚变辐射,分子光压等等现象.电磁理论揭示了辐射压力，而理论物理解析运算繁琐枯燥的。但理论物理应用电子计算机便有了许多简捷和轻松。使理论物理算法及其工具现代化有利于物理事的业快速发展。本文从能量-动量守恒的四维表达式出发导出光压的普遍关系式，给出了部分“Mathematica”(以下简称Math)软件系统[1][2][3][4]的运算表达式，它在windows98操作系统上用软件”Wnmath2.1”编程计算，并经“Mathematica 3.0版本通过。 1. 能量动量张量 定义四维Lorentz协变量电磁场张量[5][6]及力密度Fγβ、fμ等如下Math表达式： dg={{1,0,0,0},{0,-1,0,0},{0,0,-1,0},{0,0,0,-1}}; dg=Inverse[dg]; ff={{0,ex/c,ey/c,ez/c},{-(ex/c),0,-bz,by},{-(ey/c),bz,0,-bx},{-(ez/c),-by,bx,0}} ; ff= dg·ff·dg ; ffm=dg·ff ; j3={jx,jy,jz}; f4={e3·j3/c,fx,fy,fz}; 应用Lorentz协变的电磁场方程组[7] 整理可得电磁场的能量、动量守恒定律的如下关系式: 1 由Math可得到能量、动量张量T的4×4矩阵如下： tt = (dg Sum[ff[[i,j]] ff[[i,j]],{i,1,4},{j,1,4}] /4+(dg.ff.ff))/mu0; 其中dg’是度规矩阵。 其中 w=2-1（e2/c2μ0+ b2/μ0）是电磁场的能量密度,是能流密度，是能流密度，子矩阵Tij=tt’[Range[2,4],Range[2,4]]是电磁场张力张量[7],即: 2 对应的math表达式是: tt = ii((e3.e3)/(2 mu c^2)+ (b3.b3)/(2 mu)) -(e3 e3)/(mu c^2) -(b3 b3)/mu 其中ii是单位矩阵。 2.电磁场的辐射压力 把（1）式分部写为： 即：惯常所写的能量守恒及动量守恒表达式： 将上式用于其界面为s的有限大空间v就是： 3 由（3）v上的机械力等于单位时间内流入体内的电磁动量(电磁力)及体表的电磁张力[8]之和,若体系是封闭的，则： 即单位时间内电磁空间中电磁动量[9]的增长,表现为体表面上的张力。任意介质体所受的力都可以由张力张量来计算，无需做复杂的体积分。由上式右边可见：单位面元 (方向余弦是:Cos(α),Cos(β),Cos(γ))上压力就是: 4 对应的math表达式是: Pern=-n3.tt 由表式（2）及（4）式可见 ,辐射压力不仅与受射点的电场强度有关，还与磁场强度有关,一般并不垂直于受压面。它与面元方向及场强矢量方向相关。 3.彗尾缘何总是顺着阳光射向 彗尾是由云雾状微粒构成，为了估算合理方便，可把微粒视为半径ra=10-8m,密度为ρ=10-3kg/m3的小球，它与太阳的距离约为1.49×1011 m,该处的阳光能流密度值是s=1340w/m2 .?压力面理想化为半径ra的圆平面,面积为sh=πra2,　正法向指向太阳。 不失估算的一般性,把入射波作为平面波处理，E=C B,s=e2/z0,波矢量为z方向与场强矢量方向垂直，E、B分别为x,y方向。 Math 赋值运算如下： ii=IdentityMatrix[3]