论电磁波的叠加与弹性反冲

叠加原理要求电磁问题的解的线性组合也是解。本文分析了一些非常简单的问题：沿理想自由空间传输线的短脉冲电压和电流波的相长干涉和相消干涉。当电压波发生相长干涉时，由于电流变为零，将磁能转化为电能，叠加后的电能是单个波形的两倍。当电压波发生相消干涉时，由于能量转化为磁能，叠加后没有电能。尽管单个波的阻抗是自由空间阻抗，但波的叠加可能表现出任意阻抗。此外，相同波形的干涉不允许能量在传输线的两端之间传递。波似乎彼此发生弹性反冲。虽然可能存在其他解释，但这些解释似乎可能性较小。类似的現象也出现在任意形状的波以及在自由空间中传播的波中。我们也可以将这种行为解释为每个波从叠加赋予自由空间的阻抗变化中反射。这项工作对量子力学、场分集天线系统和近场电磁测距具有实际意义。