天线可以视为光源吗？

显然，天线不过是通过电磁波辐射电能的装置。

由于可见光仅仅是频率的一定范围，将天线视为不同形状的“光源”难道不是更容易吗？

就像定向天线一样，它是手持式手电筒，高功率意味着泛光灯？

我们为什么不能简单地用粒子性质来说明这一点，因为它在数学上比波动理论要简单得多？

在某些情况下，您可以：如果您有一个大的定向天线，它可能从很远的地方看起来就像是无线电波的光束产生“手电筒”。如果波长不是很多，比与之交互的所有物理对象小得多，则分解很快。

我们甚至使用特定的术语：如果波长比它们遇到的所有物体都小，并且一些简单的“宏观”公式可以描述它们的行为，那么我们就说光学（射线）传播。在处理射频时，我们不这样做；射频的行为不像光，因此，这种类比的用处不存在。因此，不，我们不能“在数学上简单得多”，因为您所知的更简单的光传播模型根本不起作用¹。

在大多数情况下，您无法将天线与光源进行比较。

首先，光类比源不工作了充分：你的手电筒工作到电池的DC来了。您发出的电波的频率超过10 1 Hz。在天线中，产生波的方法依赖于进入已经具有要发射的频率的天线的电流，并且天线仅充当波导体和自由空间之间的阻抗匹配组件。

然后，从天线发射的波具有某种波阵面，这意味着相干！您的LED或灯泡根本没有。

因此，来自火炬的光束在物理上与来自天线的光束完全不同。

没错，天线和光源是等效的结构。但是光源的数学并不像您想象的那么简单。

到目前为止，大多数答案认为它们不同的原因只是规模问题。虽然我们通常称1mm或以上（300GHz）的“ RF”波长和1μm或以下（300THz）的“光”波长，但两者之间有一些让步（是“低红外光”还是“微波”） ？），控制其行为的方程式完全相同：Maxwell's。

问题是规模如此之大的差异对它们如何与世界互动产生了影响。虽然您可以让离散的组件相互作用以生成1m的RF信号，但是要生成100nm的光信号，则必须考虑电子及其能级之间的相互作用。

• 尽管10m紧聚焦的RF信号将在1m金属盘周围传播，并且显然没有相互作用，但窄聚焦的1μm光束将完全停止在其轨迹中。虽然第一个将被网眼的法拉第笼子停住，该笼子的开口为10厘米，第二个将不受阻碍地通过。对一种材料几乎完全透明的材料将完全阻止另一种材料，反之亦然。

• 虽然您需要一个相当大的天线来聚焦10cm的RF波束，以在1km处的1m光斑中获得90％的功率，但是用1µm的光进行同样操作的等效透镜可能一只手就能装上。

• 虽然您几乎可以忽略大约1 GHz以下的大气效应（RF能量与空气分子的相互作用），但大气条件很快将超过该频率，并成为光频率下的主要效应。

• 设计光学透镜的人都非常清楚与宽带信号有关的问题（可见光在380至740纳米或430–770 THz内占据整个八度音阶）。这些等同于宽带RF设计人员面临的问题，但是宽带RF很少跨越甚至5％的载波频率。

大多数工程都在处理模型，这些模型大大简化了手头的问题并具有一定的有效性（所有模型都是错误的，有些模型是有用的）。这就是为什么在较低的RF范围内，我们在电路中处理KCL，KVL和欧姆定律，而不是尝试通过直接应用Maxwell方程来求解它们。但是要提高频率，现在您必须切换到S参数和传输线，因为电线不再像单纯的电线那样运转。进一步走高，进入“光”域，现在建议使用光子和电子能量跃迁能级。

但是，所有这些模型都是适用范围狭窄的麦克斯韦方程组的简化形式。但是知道这一点以及模型失败的地方，可以帮助我们提高设计直觉。

首先，“光”本身通常意味着“可见光”。天线不发出可见光。

我们可以更正确地说光是EM辐射，而天线则发射EM辐射。

为什么我们不能简单地用粒子性质来说明这一点，因为它在数学上会简单得多

是吗？您没有在帖子中引用任何数学。在大多数情况下，波动图就是我们想要的。它告诉我们在哪里可以最强地接收无线电波。对于大多数通信频率而言，无线电波不是像光一样的“光束”，它们会产生很大的衍射。

在某些情况下，可以。当然，在我们的米世界中，光可以非常可靠地近似为射线。但是，只有数十万公里内的物体产生的EM波也能达到10亿度。

但是，对于我们这个世界中的光学器件来说，生活看起来很简单。当我们必须处理通过微米级结构，阵列或导体传播的光时，射线近似是没有用的。（Google等离子体激元，光子或光子晶体等。它们使用模式，共振以及更多的麦克斯韦方程组。）就像它缺乏准确地解释我们世界中RF现象的能力一样。

我们为什么不能简单地用粒子性质来说明这一点，因为它在数学上比波动理论要简单得多？

当我们说光子是光能的“粒子”时，我们的意思是只能从电磁场吸收或发射出离散量的能量。

但是这些粒子不会按照适用于子弹或台球的弹道规则移动。它们按照与描述经典电磁传播的波动方程基本相同的波动方程运动。

因此，这里没有免费的午餐。电磁“粒子”在数学上与其所取代的波一样复杂。

天线可以被视为光源，但是它以不同的方式发射。如果您正在考虑使用普通的RF天线，则这些天线不会辐射携带信息的可见光，因为该光的频率比天线的谐振频率高得多。由于尺寸不匹配，典型的RF天线（3 KHz和300 GHz）太大而无法有效发射可见光（430–770 THz）。但是，某些天线（如等离子纳米天线）也是可能的。在以受控方式发射可见光的几种设备中，等离激元纳米天线是最接近传统无线电天线的。