坡印亭矢量理論詮釋

坡印亭矢量宏觀解釋

空間某處的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁場(chǎng)強(qiáng)度為H，則該處電磁場(chǎng)的能流密度為S=E×H。能流密度概念是1884年J.坡印亭建立的，稍后O.亥維賽也獨(dú)立得到。電磁場(chǎng)的場(chǎng)能密度和能流密度是能量?jī)?chǔ)存在場(chǎng)中觀點(diǎn)完備描述所必須的。如從能量守恒出發(fā)，考慮空間任意閉合面S所包圍的體積V，如果該體積內(nèi)電磁場(chǎng)能減少，必定一部分用于體積V內(nèi)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，還有另一部分能量通過(guò)界面S流出，能流密度矢量就是描述后一因素的物理量。因此，能量是通過(guò)電磁場(chǎng)傳輸?shù)模词箤?duì)于直流電路情形，電源中的能量也不是通過(guò)電路中的電流傳輸?shù)?，而是以電路周?chē)姶艌?chǎng)能流的形式傳輸?shù)截?fù)載電阻去的。各種情形電磁能量的傳輸都是通過(guò)電磁場(chǎng)能流的形式傳輸?shù)摹?

坡印亭矢量微觀表述

單位時(shí)間內(nèi)電磁場(chǎng)通過(guò)單位表面積向外傳遞的能量

μ₀是真空磁導(dǎo)率;E是電場(chǎng);B是磁場(chǎng)。特別地，S·da是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)無(wú)限小面元da的能量——能流，S稱為能流密度。

物質(zhì)因電荷的存在和電荷的運(yùn)動(dòng)（包括中子的運(yùn)動(dòng)）而產(chǎn)生坡印亭矢量。在電中性的物質(zhì)中，電荷數(shù)量與物質(zhì)質(zhì)量成正比例關(guān)系，于是，就有坡印亭矢量強(qiáng)度跟物質(zhì)質(zhì)量成正比例關(guān)系。

坡印亭矢量簡(jiǎn)介及證明

對(duì)于天體，為了方便論述，把天體看成質(zhì)點(diǎn)。坡印廷矢量強(qiáng)度跟物質(zhì)質(zhì)量成正比例關(guān)系，坡印亭矢量向外圍空間輻射是呈輻射狀的。如圖1所示。

圖1中，圓圈表示天體；箭頭表示坡印亭矢量；直線AB 表示通過(guò)質(zhì)心任何一個(gè)方向，質(zhì)心為O。

在質(zhì)點(diǎn)的模型中，坡印亭矢量向外圍空間輻射在各個(gè)方向是均勻的。圖1中，在直線AB 方向上，天體從OA 方向向外圍空間輻射的坡印亭矢量和從OB 方向向外圍空間輻射的坡印亭矢量大小相等，方向相反，則有：

S_OA S_OB=0

式中S_OA、S_OB 分別表示OA、OB 方向上的坡印亭矢量。

質(zhì)點(diǎn)向外圍空間輻射在各個(gè)方向總是成對(duì)的，而且大小相等。所以對(duì)包圍質(zhì)點(diǎn)的封閉曲面的坡印亭矢量的矢量積分恒等于零。我們把質(zhì)點(diǎn)向外圍空間輻射的坡印亭矢量的矢量積分記為：∮s*Sds

則有∮s*Sds=0

通過(guò)上述分析，我們可以看出天體自身輻射的坡印亭矢量不會(huì)改變自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

矢量之間的運(yùn)算要遵循特殊的法則。矢量加法一般可用平行四邊形法則。由平行四邊形法則可推廣至三角形法則、多邊形法則或正交分解法等。矢量減法是矢量加法的逆運(yùn)算，一個(gè)矢量減去另一個(gè)矢量，等于加上那個(gè)矢量的負(fù)矢量。A-B=A (-B)。矢量的乘法。矢量和標(biāo)量的乘積仍為矢量。矢量和矢量的乘積，可以構(gòu)成新的標(biāo)量，矢量間這樣的乘積叫標(biāo)積；也可構(gòu)成新的矢量，矢量間這樣的乘積叫矢積。例如，物理學(xué)中，功、功率等的計(jì)算是采用兩個(gè)矢量的標(biāo)積。W=F·S，P=F·v，物理學(xué)中，力矩、洛倫茲力等的計(jì)算是采用兩個(gè)矢量的矢積。M=r×F，F(xiàn)=qv×B。

我國(guó)各地興建的許多地下停車(chē)場(chǎng)，不僅安裝大量光源，并且24小時(shí)照明，浪費(fèi)了大量電能。矢量照明的應(yīng)用即當(dāng)有人、車(chē)出入需要照明時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在高亮狀態(tài)下運(yùn)行，反之則保持節(jié)電的低亮狀態(tài)，比傳統(tǒng)照明方式節(jié)電80%以上。

矢量照明的原理即矢量圖像的原理。矢量圖像由被稱為矢量的數(shù)學(xué)對(duì)象定義的線條和曲線組成。 矢量根據(jù)圖像的幾何特性描繪圖像。 例如，矢量圖形中的靴帶由特定的寬度和長(zhǎng)度定義，設(shè)置在特定位置，并以特定顏色填色。 不論是移動(dòng)靴帶、調(diào)整其大小，還是更改其顏色，都不會(huì)降低圖形的品質(zhì)。同樣光束也可以根據(jù)不同的照明需要和照明環(huán)境、照明風(fēng)格設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，即達(dá)到了視覺(jué)美化效果，也保證了光源質(zhì)量。

傳統(tǒng)照明只有一個(gè)單一的亮度指標(biāo)，只調(diào)明暗，而矢量照明則是一個(gè)多維度、多參量照明。相對(duì)傳統(tǒng)照明而言，它的優(yōu)勢(shì)更加明顯：不僅能調(diào)明暗，還能調(diào)色溫、色調(diào)，如可以根據(jù)個(gè)人喜好和場(chǎng)所需要調(diào)成偏綠、偏藍(lán)、偏紅等不同風(fēng)格。LED光源出現(xiàn)后，把照明的概念拓展了，不光是一個(gè)照亮的問(wèn)題，更重要的是發(fā)揮了一種環(huán)境渲染、改變氛圍、增加情趣、調(diào)節(jié)情緒、改變心情的功能，從而給照明燈具賦予了新的內(nèi)涵。2100433B

矢量，數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)，又稱向量。既有大小又有方向的量。一般來(lái)說(shuō)，在物理學(xué)中稱作矢量，在數(shù)學(xué)中稱作向量。在計(jì)算機(jī)，矢量圖可以無(wú)限放大永不變形。

矢量的概念實(shí)際上根源于格式塔心理學(xué)對(duì)人的視知覺(jué)的研究。格式塔心理學(xué)建立在大量實(shí)證的基礎(chǔ)之上，主要研究人的知覺(jué)。格式塔心理學(xué)認(rèn)為，我們?nèi)祟愒诟兄h(huán)境時(shí)，總是傾向于在頭腦中去填充信息的缺失，使其成為易于掌控的完整的圖案和形態(tài)。

比如下圖。圖1A圖中的完形結(jié)果是左面的兩個(gè)圓是一組，而圖1B圖的完形結(jié)果是右面的兩個(gè)圓是一組。通過(guò)那兩個(gè)鼻子，三個(gè)圖形的位置并沒(méi)有變，我們改變了三個(gè)圓之間的“力”。 圖1　A圖中左面兩個(gè)圓之間的“引力”較大，讓我們認(rèn)為它們倆是一組。而圖1B圖中的兩個(gè)小鼻子，為右面的兩個(gè)圓形之間添加了一個(gè)更強(qiáng)大的吸引力，大過(guò)了左面兩個(gè)圓之間的吸引力，我們覺(jué)得它們倆成了一組。 　由于心理完形的存在，對(duì)圖像的認(rèn)識(shí)，人們就具有了共通的傾向性。這被格式塔心理學(xué)稱為“力”。 　在電影中，這種屏幕內(nèi)的力引導(dǎo)觀眾的實(shí)現(xiàn)從一點(diǎn)到另一點(diǎn)。這樣的力具有方向和強(qiáng)度，被稱為“矢量”。