O vlnách em se říká, že jsou to oscilace elektrického a magnetického pole kolmé na sebe navzájem a na směr šíření vln, a tedy příčně.
Zvažte však nabitou částici kmitající podél osy x bez pohybu podél os y a z. Nechť je v O. Uvažujme bod P, kde uvažujeme elektrické pole kvůli náboji. Když se částice pohybuje z O do A, elektrické pole v P se zvyšuje. A když to jde z O do B, elektrické pole v P klesá o stejnou částku. Protože nabitá částice je v SHM, bude se elektrické pole v P měnit sinusově. Měnící se elektrické pole je však také ve směru osy X. A vlna se také šíří tímto směrem. Ukázalo se tedy, že je to podélné. Protože však bude změna magnetického pole kolmá na elektrické pole, bude také kolmá na směr šíření vlny. Vlna by tedy měla být částečně podélná a částečně příčná. 
Komentáře
- Související? physics.stackexchange.com/q/355128/104696
- Toto tvrzení není správné: " it (magnetické pole) bude také kolmé ke směru šíření vlny. Vlna by tedy měla být částečně podélná a částečně příčná. " kvůli symetrii. Kvůli symetrii neexistuje žádný preferovaný směr kolmý k ose X, na který by magnetické pole směřovalo.
Odpověď
Máte pravdu ve svém pozorování elektrického a magnetického pole v bodě P. Toto je však úvaha o tzv. blízkém poli oscilačního náboje. Blízké pole nepředstavuje volně se šířící elektromagnetické pole. Chcete-li získat volně se šířící (vzdálené pole) elektromagnetické pole, musíte vzít v úvahu vzdálenosti mnohem větší, než je vlnová délka odpovídající oscilační frekvenci. Pak uvidíte, že šířící se pole je příčné EM vlny.
Poznámka přidána později: Bez ohledu na vzdálenost se blízké pole (elektrické a magnetické) rozpadá jako $ 1 / r ^ 2 $ a vzdálené pole se rozpadá jako $ 1 / r $, což odpovídá šíření elektromagnetické pole. Tak daleko od zdroje dominuje vzdálené pole.
Pokud se podíváte na elektrické pole odvozené z Lienard-Wiechertova potenciálu (viz Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Liénard –Wiechert_potential) bodového náboje pohybujícího se (zrychlujícího) ve směru x, v libovolné vzdálenosti existuje pouze složka blízkého pole ve směru x a žádná součást vzdáleného pole. Zejména neexistuje žádné příčné elektrické nebo magnetické pole.
Komentáře
- ale v zásadě může být bod P tak daleko, jak chceme …
- Ano, ale ve směru x nebude emitována žádná EM vlna protože toto je směr kmitání náboje. Také byste tam museli použít retardované potenciály pro elektrické pole.
- Ale proč nebude vlna vyzařována podél osy x.
- Vaše odpověď není nesprávná, ale já ne myslíte si, že váš argument má pravdu, protože v otázce není nic, co by naznačovalo, že P je v blízkém nebo vzdáleném poli.
- @ZeroTheHero – Bez ohledu na vzdálenost se blízké pole (elektrické a magnetické) rozpadá na $ 1 / r ^ 2 $ a vzdálené pole, odpovídající šířícímu se elektromagnetickému poli, se rozpadá jako $ 1 / r $. Pokud se podíváte na elektrické pole odvozené z Lienard-Wiechertova potenciálu bodového náboje pohybujícího se (zrychlujícího) ve směru x, existuje pouze složka blízkého pole ve směru x na libovolnou vzdálenost a žádná složka vzdáleného pole. (Viz Wikipedii) Zejména neexistuje žádné příčné elektrické nebo magnetické pole. To odpovídá na otázku OP!
Odpověď
Pokud správně rozumím vaší geometrii, můžete mít zmatek kolem jazyka.
Systém, který popisujete, nevyzařuje žádné „elektromagnetické záření “ podél osy svého pohybu. To je to, co se obecně myslí, když lidé mluví o „elektromagnetických vlnách“: „vlny“ vyvolávají něco, co může cestovat daleko od zdroje.
Ano, mění se E (podél osy) a B (kolem osa) pole, ale to není to, co lidé myslí, když se zmiňují o „elektromagnetickém záření“: nejsou to rádio, světlo atd.
Formálně je to proto, že pole ve vzdáleném bodě spadnou jako $ 1 / r ^ 2 $, což se zase stane, protože jsou způsobeny pouze zdrojovou částicí.
Když jsou pole vytvářena ve správné konfiguraci vln EM, samy se posilují: pole na dálku jsou získávána, a tudíž posílena, o pole na dálku, takže vypadávají pouze jako $ 1 / r $, tedy cestování volným prostorem.To je to, čemu říkáme záření, což vytváří obvyklou představu o elektromagnetických vlnách.