波的传播方向由什么决定

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应分两种情况，横波和纵波。通常情况下，横波的传播方向与波源运动（或振动）方向垂直，纵波的传播方向和波源的运动（或振动）方向平行。似乎可以得出这样的结论：波的传播方向由波源的运动（或振动）方向决定，或者说，波的传播方向由天线的方位决定。然而这仅仅是一种错觉！

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经验告诉我们，要想改变雷达波的传播方向，必须改变雷达天线的方向，比如军舰上的雷达为了实现对不同方向的探测，必须转动雷达天线，好让天线正好对准需要探测的方向。

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经验告诉我们，要想改变超声波束的传播方向，必须改变超声波发射器的方向，比如B超医生为了实现对不同方向的检查，必须转动超声波发射器，好让超声波发射器正好对准需要检查的方向。

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一、“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材《电动力学及其计算机辅助教学》”（以下简称“十一五教材”）中第6章“电磁波的辐射”6.2“偶极辐射、短天线辐射”，第228页：“在辐射问题的实际应用中，最主要的问题是计算辐射功率和辐射的方向性。

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（6-2-5）式中因子sin²θ表示电偶极辐射的角分布，即辐射的方向性。显然，在θ=90°的方向上辐射最强；在θ=0°，180°时辐射

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最弱。【电磁波是横波，天线内振源（电子）的振动方向与天线长度方向平行，因此电磁波的传播方向必然与天线长度方向垂直。但考虑波的衍射性，在别的方向上也会有少量分布。天线长度远小于波长时，衍射特别强。】

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二、“十一五教材” 中第6章“电磁波的辐射”6.3“半波天线和天线阵的辐射”，第232页：“因此半波天线的辐射能力是相当强的。由式（6-3-8）可知辐射主要集中在θ=90°的方向上。为了获得方向性更好的辐射，常使用天线阵。”【电磁波是横波，横波的传播方向与天线内电子振动方向垂直。随着天线长度的增大，衍射逐渐减弱。】

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三、“十一五教材”第234页：“因此，天线阵中半波天线的数目N愈大，主瓣的范围就愈窄，辐射的方向性就高。”【随着天线由短线变成长线，由长线变成平面，组成“天线阵”，衍射逐渐减弱，可以获得方向性极强的电磁波束。】

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上述三个规律与工程技术符合的很好，这似乎更加验证了我们的经验——波束的传播方向由天线方向决定。事实上这种经验是错误的！这种经验都是在波源（天线）相对媒质静止时总结出来的。

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随着相控阵雷达和相控阵超声波检测仪的问世，我们应该反思了！雷达波束和超声波束的传播方向并非由天线方向决定！事实上惠更斯早已解决了该问题，波的传播方向由波前的包罗面（波阵面）决定。而波阵面脱离波源后并非一成不变的，从一种媒质进入另一种媒质后波阵面会改变，这时波的传播方向会改变（折射）；从“静媒质”进入“动媒质”后波阵面会改变，这时会发生奇怪的现象，波相对“动媒质”的传播方向会改变，从而导致风不会吹偏屏幕上超声波“波斑”的位置。

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就电磁波而言，当（东西方向放置的）天线相对媒质静止时，电磁波向正南（或正北）方向传播；当天线向正东方运动时，电磁波将向东南方传播（相对媒质系），有意思的是，在天线系看来，电磁波仍然是向正南方传播的。

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按照上述理论，风和流水不会改变其中超声波束的传播方向（相对波源的方向），在超声波流量计中，管道内液体流速改变后，不应该改变超声波束在管道壁上的落点。按照上述理论，不论镜面运动还是静止，在镜面系反射定律永远成立，而在媒质系反射定律却不一定成立。

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我还有更重要的证据：

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一、因为光波是横波，带电粒子辐射的光的传播方向通常与粒子的速度方向垂直，而高能粒子加速度中的事实告诉我们，随着粒子速度的提高，辐射的方向将向前方倾斜！

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二、中国科技大学编写的《电磁学与电动力学》下册第165页：“当粒子速度接近光速时，它的辐射具有显著不同的特征……辐射功率的角分布显著不同于低速运动粒子的电偶极辐射，极大辐射方向（主波束传播方向）偏离粒子运动的垂直方向，朝向粒子运动方向偏转。”

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“动媒质波动理论”呼之欲出！

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按照“动媒质波动理论”，假如波源相对媒质静止时，波束（相对媒质）的传播方向与X轴正方向的夹角是θ，波相对媒质的速度大小是C，当波源相对媒质沿X轴正方向以速度v运动时，波束的传播方向要向X轴正方向靠拢。靠拢后波束（相对媒质）的传播方向与X轴正方向的夹角是α，θ和α符合如下关系：

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sinθ=C sinα/[(C cosα-v)²+(C sinα)²]^0.5………………（1）

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cosθ=(C cosα-v) /[(C cosα-v)²+(C sinα)²]^0.5………………（2）

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依据（1）或式（2）

当θ=90°，v=C/2时，α=60°。

当θ=90°，v=C时，α=0°。

当θ=0°，v=任意值时，α=0°。

当θ=180°，v=任意值时，α=180°。

当θ=120°，v=C时，α=60°。

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式（1）和式（2）与高能粒子加速器中的经验总结公式符合的很好,比如,中国科技大学编写的《电磁学与电动力学》下册6.5节“高速运动带电粒子的辐射”第165页，式（6.5.5）和图6.9。

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图6.9及该节内容中的文字叙述表达了运动电荷辐射电磁波的方向和电荷速度之间的关系。所要表达的意思是：当电荷的运动速度接近与0时，电磁波传播方向与电荷运动方向垂直；当电荷的运动速度接近与C时，电磁波传播方向与电荷运动方向的夹角几乎为0（辐射传播方向与波源运动方向平行）。

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式（6.5.5）：cosθ=[(1+15ß²)^0.5－1]/3ß 其中ß=v/C

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式（1）和式（2）可以取代式（6.5.5）。