電磁波の集中について・・

Question

水面で、多数の点でうまい具合に波を起こすと、ある一点に大きな波を発生することができますよねぇ？・・

これと同様に無数のアンテナを同期するなどして、
その遠隔地にある一点に電磁波を集中させるようなことはできないんでしょうか？・・

水面の波と電磁場だと次元の数が違うのでうまくいかなそうではあるんですが。

これは、携帯電話の各地にある中継アンテナから出る電磁波がなんかの拍子に
レンズの様にどこかで焦点を結び、突然、ラジオやテレビが壊れるなんてことはないんかいな・・という妄想から、発展してきたものです。（＾＾；

nta · Accepted Answer

理論的な可能性だけですが。
　半波長ずつ離して平面上に配置したアンテナ群から位相と振幅をそろえて放射された電波は鋭い指向性を持つようになります。これはアレイアンテナと呼ばれ、イージス艦などで鋭い指向性を持つレーダとして使われたり、宇宙通信などに使われています。（正確には振幅分布や位相分布をコントロールすることによりさらに鋭くなる）しかし、波動現象の原理として、このビームのビームウエストは波長の半分の大きさよりも小さくなることはありません。また現実にはその大きさに近づけることも難しいといえます。（正確には、ニアフィールド効果とういう近接場だけで起きる現象によってさらにビームウエストは絞り込むことができる）よって、携帯電話（１．５GHｚ　JPhone)のビームが集中しても、その領域は10cmの円内にとどまります。これくらいの大きさにどのくらいのエネルギーを注入すればラジオが壊れるのか想像できませんが、1kW/cm程度と仮定しても、携帯電話は少なくとも7.5万台くらいは必要だと思います。

SCNK · Answer

他の方の回答のように理論的には可能でしょう。＃４の方のいわれるように半波長以下に絞り込むことは無理ですが、ここのアレイから放射される電磁波の総和が大きければ、少なくとも巨視的には電界強度を大きくすることは可能です。多数のアレイからなるアンテナを使用する理由の一つに単一の送信管からアンテナへ導波管を導いて送る従来の形式のものでは、導波管内やホーンにおいて放電を生じることがあり、高出力を実現させるのに障害となるというのがあります。
ところで焦点において壊れないかという心配のことですが、位相のそろった、いわゆるコヒーレントな波を、幾何学的に1点に集中することが必要であり、偶然によってこのような状況を生起させるのは困難でしょう。しかし位相が必ずしもそろっていなくても電界強度を強くすることはできます。壊すところまでは難しいのですが、妨害程度なら、実際に電波妨害装置を搭載した航空機を数機編隊飛行させ、電波を強くして敵のレーダーを妨害するということがベトナム戦争のころから行われています。このように同じ周波数帯の装置を組み合わせて妨害を掛けることをスタッキングといい、これとはべつに異なった周波数帯の装置で広く妨害を掛けるのをスタガリングといいます。

vortexcore · Answer

電磁波が波である以上、少なくとも理屈の上では重ね合わせで一点にエネルギーを集中させることは出来ると思います。

>理論的に、無限の平面に分布するアンテナにより、 
>発振された電磁波は距離依存せずにそのままの波が進むことになりますよね？・・>なりません？・・（＾＾： 
>
>その平面を半球にすると中心にエネルギーが集中できないですかねぇ・

パラボラアンテナは正にこれですよね（正確には半球ではなくて放物面ですが）。

一週間前位の朝日新聞の夕刊に、あくまで理論的な話の上で、電車の中の携帯の電波が、干渉の結果結構強くなる可能性があることが出てました。

ikkyu3 · Answer

＞遠隔地にある一点に電磁波を集中させるようなことはできないんでしょうか？
水面の波の場合とは、かなり違いますが、直線に見通しできる高所からなら可能ですね。高い周波数の電磁波で指向性の有るアンテナを使用してビーム状にすることで可能でしょう。
見通し出来ない時は、中間に反射器を設ける必要があり、反射器の向きを操作する必要があります。
もちろん目標を決めて、それぞれのアンテナや反射器の方向を操作する必要がありますけれど。操作は、計算により自動化できます。
より強力に途中での損失を少なくするには、レーザーのようにコヒーレントな電磁波を使用すればよいと思います。

そんなに遠くなく目視できるならば、小規模な実験も可能ですね。
何人かで鏡を使用して目標地点に太陽光を集中して反射させることと同じ原理と思います。

＞これと同様に無数のアンテナを同期するなどして
ここでの同期は、電磁波の周期の同期ではなく、集中するような方向に連動させる意味ですね。波を同期させるのは、それぞれの距離が異なりますから、同期の情報を到着地点から送信側にフィードバックして調整する必要がありそうです。

＞携帯電話の各地にある中継アンテナから出る電磁波がなんかの拍子にレンズの様にどこかで焦点を結び...レンズの様にどこかで焦点を結び
携帯電話の送信アンテナは、指向性を持たせてなく放射しますから、遠くなるほど拡散し焦点を結ぶことはなく、心配はないと思います。

inaken11 · Answer

あ、そんな話、昔リサーチ２００Ｘでやっていたような・・・・
たしか、電磁波が集中するとプラズマがおきて火球が出来るとか壁をすり抜けるとか・・・・
ＵＦＯとか、それではないかという話だったような覚えがあります。

でも同期させてというのは、アンテナから離れるほど電波は弱くなっていくので相当な出力がいるでしょうね。

電磁波の集中について・・

理論的な可能性だけですが。

他の方の回答のように理論的には可能でしょう。

電磁波が波である以上、少なくとも理屈の上では重ね合わせで一点にエネルギーを集中させることは出来ると思います。

＞遠隔地にある一点に電磁波を集中させるようなことはできないんでしょうか？

あ、そんな話、昔リサーチ２００Ｘでやっていたような・・・・

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