Laut Wikipedia und anderen Quellen gibt es im freien Raum keine longitudinalen elektromagnetischen Wellen . Ich frage mich, warum nicht.
Betrachten Sie ein oszillierendes geladenes Teilchen als Quelle für EM-Wellen. Angenommen, seine Position ist gegeben durch $ x (t) = \ sin (t) $. Es ist klar, dass at An jedem Punkt auf der $ x $ -Achse ist das Magnetfeld Null. Es gibt jedoch immer noch ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld (mehr oder weniger sinusförmig mit einem „Gleichstromversatz“ von Null), dessen Variationen sich mit der Geschwindigkeit von ausbreiten Licht. Das klingt für mich ziemlich wellenartig. Warum nicht? Gibt es vielleicht einen Grund, warum es keine Energie übertragen kann?
Eine sehr ähnliche Frage wurde bereits gestellt, aber es wurde eine “ „Analogie“, und ich habe das Gefühl, dass die Antworten den Punkt, den ich mache, übersehen haben.
Antwort
Ich denke, das ist teils eine Frage des Wortschatzes, teils ein Spiegelbild der Tatsache, dass die von Ihnen beschriebenen longitudinalen Coulomb-Schwingungen mit der Entfernung so schnell abfallen. (Grundsätzlich $ 1 / r ^ 2 $ anstelle von $ 1 / r $.) Daher werden sie normalerweise als „Nahfeldeffekte“ bezeichnet und werden nach einer Entfernung von nur sehr wenigen Wellenlängen vollständig von den transversalen „Wellen“ dominiert. Trotzdem existieren sie sogar im luftleeren Raum und erstrecken sich bis ins Unendliche, nur sehr, sehr schwach.
Antwort
Sobald Sie sich weit genug von einer Strahlungsquelle entfernt haben, sieht Ihr Feld ungefähr wie eine ebene Welle aus.
Wenn Sie eine ebene Welle betrachten, wobei $ \ vec {E} (\ vec {x}, t) = \ vec {E} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ und $ \ vec {B} (\ vec {x}, t) = \ vec {B} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ (für fest Funktionen einer einzelnen Variablen $ \ vec {E} _0 $, $ \ vec {B} _0 $) finden Sie , die Maxwells Gleichungen in erfüllen Der leere Raum erfordert, dass $ \ vec {k} \ cdot \ vec {E} _0 = \ vec {k} \ cdot \ vec {B} _0 = 0 $. Das heißt, die elektrischen und magnetischen Felder müssen senkrecht zur Richtung sein der Ausbreitung.
Warum? Weil eine Variation entlang der Ausbreitungsrichtung zu einer Abweichung von $ \ vec {E} $ oder $ \ vec {B} $ ungleich Null führen würde, was strengstens verboten ist Natürlich haben Sie eine Ladungsdichte ungleich Null. In diesem Fall kann $ \ vec {E} $ eine entsprechende Divergenz aufweisen. Aus diesem Grund sind Longitudinalwellen in Plasmen möglich.
Answe r
http://en.wikipedia.org/wiki/Longitudinal_wave#Electromagnetic enthält eine gute Zusammenfassung der Situation. Es gibt keine longitudinalen Lösungen der Maxwell-Gleichungen in einem Vakuum, aber Sie können solche Lösungen in einem Plasma erhalten.
Kommentare
- Dann kann EM Wellen sind im Plasma longitudinal?
- Ja, aber sie ‚ sind wirklich Schallwellen in einem geladenen Gas, keine EM-Wellen.
- Ich bin es ein Laie, also entschuldige ich mich für eine mögliche dumme Frage, aber diese unverzerrten progressiven Wellen zählen nicht als longitudinale EM-Wellen? Vielleicht Solitonen? arxiv.org/pdf/hep-th/9606171v4.pdf Vielen Dank im Voraus.
Antwort
Ich weiß nicht, ob dies wirklich als Antwort qualifiziert ist, aber wenn ich Ihre Frage richtig lese, denke ich, dass Sie dieses Zitat vielleicht interessant finden:
„Die ursprünglichen Formen der Quantenmechanik … [quantisiert] … das elektromagnetische Feld … durch Fourier-Transformation als Überlagerung ebener Wellen mit transversalen longitudinalen und zeitliche Polarisationen … Es wurde gezeigt, dass die Kombination von longitudinalen und zeitlichen Oszillatoren die (augenblickliche) Coulomb-Wechselwirkung der Teilchen liefert, während die transversalen Oszillatoren Photonen entsprechen. „[1 ]
[1] Laurie M. Brown, Feynmans These , S. xi-xii. World Scientific (2005), Taschenbuchausgabe.
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- Transversale Wellen sind nicht obligatorisch. Betrachten Sie eine sich gleichmäßig bewegende Ladung. Sein elektrisches Feld hat Längs- und Querkomponenten, aber nichts ist eine Strahlung.
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Ist dies nicht verwandt? auf die Tatsache, dass das masselose Photon keinen longitudinalen Modus haben kann? Es müsste erfüllen,
$$ k_ \ mu \ epsilon ^ \ mu = – \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = 0 $$ Wenn es in Längsrichtung wäre, wäre $ \ vec k = \ vec \ epsilon \ times | \ vec k | $, so dass $ \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = | \ vec k | \ ne0 $.
Beachten Sie, dass wir zugelassen wären, wenn das Photon massiv wäre sein Restrahmen, in dem $ \ vec k = 0 $, aber es ist nicht „t, also sind wir es nicht.
Antwort
Wenn Sie eine Lichtwelle als rotierende $ x $ – und $ y $ -Achse betrachten, die sich in $ z $ -Richtung nach vorne ausbreitet, sieht die daraus resultierende Gleichung wie eine Schraube oder Helix aus. Die Gleichung der Welle ist nicht nur eine Funktion der Zeit, sondern auch in $ z $.
$$ y = A \ mathrm e ^ {i (Bz + \ omega t)}, \ quad i = \ sqrt {-1} $$
Beachten Sie eine Gleichung von eine Helix, die ist:
$$ X = A \ sin Bz, \ quad y = A \ cos Bz, \ quad z = z $$
Es scheint, dass die Helix ist gebildet durch Drehen der Polarisation der Lichtwelle mit einer Winkelgeschwindigkeit. Dies scheint die Beschreibung einer „longitudinalen“ Welle zu sein. Ich hoffe, dies wird helfen.
Antwort
Elektromagnetische Längsfelder sind erforderlich, um Maxwells divE = 0 + rho_free zu erfüllen. Sie existieren immer auch im Vakuum. Die Annäherung an ebene Wellen ist außerhalb einiger weniger (sehr begrenzter) Bedingungen nicht sehr gut.
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Licht kann entlang polarisiert sein der k-Vektor. Siehe zirkular polarisiertes Licht.
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- zirkular polarisiertes Licht ist transversal …
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Weil Sie in die falschen Teile der Wissenschaft schauen, eine, die lange vergessen und nie verfolgt wurde. Sie könnten Marconi und Tesla erforschen, die beide elektromagnetische Längswellen in ihren Übertragungsgeräten verwenden. Tesla befasste sich nicht mit der drahtlosen Signalübertragung, sondern mit der drahtlosen „Energie“ -Übertragung.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
http://www.capturedlightning.com/frames/Tesla0.html
Sie werden keine longitudinalen elektromagnetischen Verbindungen finden Wellen außerhalb der Tesla- und Marconi-Ära, die die moderne Wissenschaft nicht mehr untersucht.
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- Einfach falsch. Longitudinalwellen können sein Es wird gezeigt, dass sie bei freier Ausbreitung nicht funktionieren, aber sie werden regelmäßig in Wellenleitern verwendet.