你是对的，天线和光源是等效的结构。但是光源的数学并不像你想象的那么简单。

到目前为止，大多数答案都认为它们不同的原因只是规模问题。虽然我们通常将 1 毫米或以上 (300GHz) 的“RF”波长和 1μm 及以下 (300THz) 的“光”波长称为“光”波长，但对于介于两者之间的部分（是“低红外光”还是“微波” ?)，控制它们行为的方程完全相同：麦克斯韦方程。

问题在于，如此大的尺度差异会对它们与世界的交互方式产生影响。虽然您可以让分立元件相互作用以产生 1m 射频信号，但要产生 100nm 光信号，您必须考虑电子与其能级之间的相互作用。

• 虽然 10m 紧密聚焦的 RF 信号将在 1m 金属盘周围传播而显然没有相互作用，但窄聚焦 1µm 光束将完全停止在其轨道上。第一个将被一个 10 厘米开口的网状法拉第笼阻止，第二个将不受阻碍地通过。对一个几乎完全透明的材料将完全阻止另一个，反之亦然。

• 虽然您需要一个相当大的天线来聚焦 10 厘米的射频光束，以在 1 公里处的 1 m 光点上实现 90% 的功率，但对 1 µm 光执行相同操作的等效透镜可以放在一只手上。

• 虽然您几乎可以忽略低于 1GHz 左右的大气效应（RF 能量与空气分子的相互作用），但大气条件很快就会超过该频率，并将成为光频率的主要影响。

• 设计光学透镜的人很清楚处理宽带信号的问题（可见光占据了从 380 到 740 纳米的整个倍频程，或 430-770 THz）。这些与宽带 RF 设计人员面临的问题相同，但宽带 RF 很少跨越 5% 的载频。

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范围的有效性（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射频范围内，我们在电路中处理 KCL、KVL 和欧姆定律，而不是试图通过直接应用麦克斯韦方程来解决它们。但是频率更高，现在你必须切换到 s 参数和传输线，因为电线不再像电线一样表现。走得更高，进入“光”域，现在使用光子和电子能量跃迁水平变得可取。

但所有这些模型都只是麦克斯韦方程组的简化，适用范围很窄。但是知道这一点以及模型失败的地方，可以帮助我们启动设计直觉。

在某些情况下，您可以： 如果您有一个大型定向天线，它可能在很远的地方看起来就像一个用于无线电波的波束生成“手电筒”。如果波长不多，比与它们相互作用的所有物理对象小得多，那么它很快就会崩溃。

我们甚至使用特定的术语：如果波长与它们遇到的所有物体相比都非常小，并且一些简单的“宏观”公式可以描述它们的行为，我们称之为光学（射线）传播。在处理 RF 时，我们不会；RF 的行为不像光，因此，类比的用处不存在。所以，不，我们不能“在数学上简单得多”，因为你所知道的光传播更简单的模型根本行不通¹。

在大多数情况下，您无法将天线与光源进行比较。

首先，与光源的类比并不完全适用：您的手电筒使用来自电池的直流电。你发出的波的频率超过 10¹⁵ Hz。在天线中，产生波的方法依赖于进入天线的电流已经具有要发射的频率，而天线只是充当波导体和自由空间之间的阻抗匹配元件。

然后，从天线发出的波具有某种波前，这意味着相干相位！您的 LED 或灯泡根本没有。

因此，手电筒发出的光束在物理上与天线发出的光束有很大不同。

首先，“光”本身通常意味着“可见光”。天线不发射可见光。

我们可以更准确地说，光是电磁辐射，天线发射电磁辐射。

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？你没有在你的帖子中引用任何数学。并且对于大多数目的来说，波浪模式是我们想要的；它告诉我们哪里可以最强烈地接收无线电波。对于大多数通信频率而言，无线电波不是像光一样的“光束”，它们会发生很多衍射。

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，1000000000 尺度的 EM 波也可以，而物体只有几千公里。

但是，对于我们这个世界的光学来说，生活看起来很简单。当我们必须处理通过微米大小的结构、阵列或导体传播的光时，光线近似是没有用的。（谷歌等离子，光子学或光子晶体等。他们使用模式，共振，更多的麦克斯韦方程。）就像它缺乏在我们的世界中准确解释射频现象的能力一样。