Podle wikipedia a dalších zdrojů neexistují ve volném prostoru žádné podélné elektromagnetické vlny. . Zajímalo by mě, proč ne.
Zvažte oscilující nabitou částici jako zdroj EM vln. Řekněme, že její poloha je dána $ x (t) = \ sin (t) $. Je jasné, že v jakýkoli bod na ose $ x $, magnetické pole je nula. Stále však existuje časově proměnné elektrické pole (víceméně sinusové intenzity s „DC offsetem“ od nuly), jehož variace se šíří rychlostí světlo. To mi připadá docela podobné vlně. Proč? Existuje snad důvod, proč nemůže přenášet energii?
Velmi podobná otázka již byla položena, ale použila “ analogie lana a mám pocit, že odpovědi přehlédly bod, který vytvářím.
Odpověď
Myslím, že to je částečně otázka slovní zásoby a částečně odraz skutečnosti, že podélné Coulombovy oscilace, které popisujete, s odstupem tak rychle odpadávají. (V zásadě $ 1 / r ^ 2 $ namísto $ 1 / r $.) Proto se jim obvykle říká „efekty blízkého pole“ a zcela jim dominují příčné „vlny“ po vzdálenosti jen několika vlnových délek. Přesto existují, dokonce i ve vakuu, a rozšiřují se do nekonečna, jen velmi, velmi slabě.
Odpověď
Jakmile se dostanete dostatečně daleko od zdroje záření, vaše pole bude vypadat přibližně jako rovinná vlna.
Pokud se podíváte na rovinnou vlnu, kde $ \ vec {E} (\ vec {x}, t) = \ vec {E} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ a $ \ vec {B} (\ vec {x}, t) = \ vec {B} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ (pro pevné funkce jedné proměnné $ \ vec {E} _0 $, $ \ vec {B} _0 $), zjistíte , že splňuje Maxwellovy rovnice v prázdné místo vyžaduje, aby $ \ vec {k} \ cdot \ vec {E} _0 = \ vec {k} \ cdot \ vec {B} _0 = 0 $. To znamená, že elektrické a magnetické pole musí být kolmé ke směru šíření.
Proč? Protože změna ve směru šíření by vedla k nenulové odchylce v $ \ vec {E} $ nebo $ \ vec {B} $, což je přísně zakázáno. Pokud , samozřejmě, máte nenulovou hustotu náboje, v takovém případě $ \ vec {E} $ může mít odpovídající divergenci. Proto jsou v plazmech možné podélné vlny.
Answe r
http://en.wikipedia.org/wiki/Longitudinal_wave#Electromagnetic obsahuje dobré shrnutí situace. Ve vakuu neexistují žádná podélná řešení Maxwellových rovnic, ale můžete je získat v plazmě.
Komentáře
- Pak může EM vlny jsou podélné v plazmě?
- Ano, ale ‚ jsou to opravdu zvukové vlny v nabitém plynu, ne EM vlnách.
- Jsem laik, tak se omlouvám za možnou hloupou otázku, ale tyto nezkreslené progresivní vlny se nepočítají jako podélné EM vlny? Možná solitony? arxiv.org/pdf/hep-th/9606171v4.pdf Předem děkujeme.
Odpověď
Nevím, jestli se to opravdu dá považovat za odpověď, ale pokud si správně přečtu vaši otázku, myslím, že by vás tento citát mohl zajímat:
„Původní formy kvantové mechaniky … [kvantované] … elektromagnetické pole … Fourierovou transformací, jako superpozice rovinných vln s příčnými, podélnými a časové polarizace … Ukázalo se, že kombinace podélných a časových oscilátorů poskytuje (okamžitou) Coulombovu interakci částic, zatímco příčné oscilátory byly ekvivalentní fotonům. “[1 ]
[1] Laurie M. Brown, Feynmans Thesis , s. xi-xii. World Scientific (2005), brožované vydání.
Komentáře
- Příčné vlny nejsou povinné šíření. Zvažte pohybující se rovnoměrně nabitý. Jeho elektrické pole má podélné a příčné složky, ale nic není záření.
Odpověď
To nesouvisí ke skutečnosti, že bezhmotný foton nemůže mít podélný režim? Muselo by to uspokojit,
$$ k_ \ mu \ epsilon ^ \ mu = – \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = 0 $$ Pokud by to bylo podélné, $ \ vec k = \ vec \ epsilon \ times | \ vec k | $ tak, aby $ \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = | \ vec k | \ ne0 $.
Všimněte si, že kdyby byl foton masivní, bylo by nám dovoleno jeho zbytek rámce, ve kterém $ \ vec k = 0 $, ale není to, takže nejsme.
Odpovědět
Pokud se díváte na světelnou vlnu jako na rotující osu $ x $ a $ y $, která se šíří dopředu ve směru $ z $, rovnice, která by mohla vzniknout, vypadá jako šroub nebo šroubovice. Rovnice vlny není jen funkcí času, ale také v $ z $.
$$ y = A \ mathrm e ^ {i (Bz + \ omega t)}, \ quad i = \ sqrt {-1} $$
Všimněte si rovnice spirála, která je:
$$ X = A \ sin Bz, \ quad y = A \ cos Bz, \ quad z = z $$
Zdá se, že spirála je vznikající rotací polarizace světelné vlny úhlovou rychlostí. To se jeví jako popis „podélné“ vlny. Doufám, že to pomůže.
Odpověď
K uspokojení Maxwells divE = 0 + rho_free jsou zapotřebí podélná elektromagnetická pole. Vždy existují i ve vakuu. Aproximace rovinných vln nedrží příliš dobře mimo několik (velmi omezených) podmínek.
Odpověď
Světlo může mít podél polarizace k-vektor. Viz kruhové polarizované světlo.
Komentáře
- kruhově polarizované světlo je příčné …
Odpověď
Protože se díváte do špatných částí vědy, jeden již dávno zapomenutý a nikdy nesledovaný. Mohli byste prozkoumat Marconiho a Teslu, kteří oba používají podélné elektromagnetické vlny ve svých přenosových zařízeních. Společnost Tesla se nezabývala bezdrátovým přenosem signálu, ale bezdrátovým přenosem energie.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
http://www.capturedlightning.com/frames/Tesla0.html
Nenajdete podélnou elektromagnetickou vlnu vlny mimo éru Tesly a Marconiho, které se moderní věda už neobtěžuje vyšetřovat.
Komentáře
- Prostě špatně. Podélné vlny mohou být Ukázalo se, že nefungují při volném šíření, ale ve vlnovodech se používají pravidelně.