wikipedian ja muiden lähteiden mukaan vapaassa tilassa ei ole pituussuuntaisia sähkömagneettisia aaltoja . Mietin, miksi ei.
Huomioi värähtelevä varautunut hiukkanen EM-aaltojen lähteenä. Sano, että sen sijainnin antaa $ x (t) = \ sin (t) $. On selvää, että klo missä tahansa $ x $ -akselin pisteessä magneettikenttä on nolla.Mutta on kuitenkin ajallisesti vaihteleva sähkökenttä (voimakkuudeltaan enemmän tai vähemmän sinimuotoinen, ”DC-siirtymä” nollasta), jonka vaihtelut etenevät nopeudella valo. Tämä kuulostaa minulle melko aaltomaiselta. Miksi se ei ole? Onko kenties syytä siihen, että se ei voi välittää energiaa?
Hyvin samanlainen kysymys on jo esitetty, mutta siinä käytettiin ” köyden ”analogia, ja minusta tuntuu, että vastauksissa jätettiin huomioimatta kohta, jonka teen.
Vastaa
Mielestäni tämä on osittain sanastosta, ja osittain siitä, että kuvailemasi Coulombin pitkittäisvärähtelyt putoavat niin nopeasti etäisyyden mukana. (Pohjimmiltaan $ 1 / r ^ 2 $ $ 1 / r $: n sijasta.) Siksi niitä kutsutaan yleensä ”lähikenttäefekteiksi”, ja poikittaiset ”aallot” hallitsevat niitä täysin vain muutaman aallonpituuden etäisyyden jälkeen. Siitä huolimatta niitä on olemassa, jopa tyhjiössä, ja ne ulottuvat äärettömyyteen, vain hyvin, hyvin heikosti.
vastaus
Kun olet riittävän kaukana säteilevästä lähteestä, kenttäsi näyttää suunnilleen tasoaallolta.
Jos tarkastellaan tasoaaltoa, jossa $ \ vec {E} (\ vec {x}, t) = \ vec {E} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ ja $ \ vec {B} (\ vec {x}, t) = \ vec {B} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ (kiinteille Yksittäisen muuttujan $ \ vec {E} _0 $, $ \ vec {B} _0 $) funktiot löydät täyttävän Maxwellin yhtälöt tyhjä tila vaatii, että $ \ vec {k} \ cdot \ vec {E} _0 = \ vec {k} \ cdot \ vec {B} _0 = 0 $. Toisin sanoen sähkö- ja magneettikenttien on oltava kohtisuorassa suuntaan
Miksi? Koska vaihtelu etenemissuunnassa johtaisi poikkeamaan nollasta poikkeavilla arvoilla $ \ vec {E} $ tai $ \ vec {B} $, mikä on ehdottomasti kielletty. Ellei tietysti sinulla on nollasta poikkeava lataustiheys, jolloin $ \ vec {E} $: lla voi olla vastaava ero. Siksi pitkittäiset aallot ovat mahdollisia plasmoissa.
Answe r
http://en.wikipedia.org/wiki/Longitudinal_wave#Electromagnetic on hyvä yhteenveto tilanne. Maxwell-yhtälöiden pituussuuntaisia ratkaisuja ei ole tyhjiössä, mutta tällaisia ratkaisuja saat plasmasta.
Kommentit
- Voiko sitten EM aaltojen on oltava pitkittäisiä plasmassa?
- Kyllä, mutta ne ’ ovat todella ääniaaltoja varautuneessa kaasussa, ei EM-aaltoja.
- Olen maallikko, joten pyydän anteeksi mahdollisesta tyhmästä kysymyksestä, mutta näitä vääristymättömiä progressiivisia aaltoja ei lasketa pitkittäisiksi EM-aaltoiksi? Ehkä solitoneja? arxiv.org/pdf/hep-th/9606171v4.pdf Kiitos jo etukäteen.
Vastaa
En tiedä, voidaanko tätä todellakin pitää vastauksena, mutta jos luen kysymyksesi oikein, luulen, että saatat löytää tämän tarjouksen mielenkiintoisesta:
”Kvanttimekaniikan alkuperäiset muodot … [kvantisoitu] … sähkömagneettinen kenttä … tekemällä Fourier-muunnos, tasoaaltojen päällekkäin, joilla on poikittainen pitkittäinen ja ajalliset polarisaatiot … Pituus- ja ajallisten oskillaattoreiden yhdistelmän osoitettiin tuottavan hiukkasten (hetkellinen) Coulomb-vuorovaikutus, kun taas poikittaiset oskillaattorit vastasivat fotoneja. ”[1 ]
[1] Laurie M. Brown, Feynmanin opinnäytetyö , s. xi-xii. World Scientific (2005), nid. Painos.
Kommentit
- Poikittaisaallot eivät ole pakollisia. Harkitse liikkuvaa tasaisesti latausta. Sen sähkökentässä on pituus- ja poikittaiskomponentteja, mutta mikään ei ole säteily.
Vastaus
Eikö tämä ole yhteydessä toisiinsa siihen, että massattomalla fotonilla ei voi olla pitkittäismoodia? Sen pitäisi tyydyttää
$$ k_ \ mu \ epsilon ^ \ mu = – \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = 0 $$ Jos se olisi pituussuuntainen, $ \ vec k = \ vec \ epsilon \ kertaa | \ vec k | $ niin, että $ \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = | \ vec k | \ ne0 $.
Huomaa, että jos fotoni olisi massiivinen, sallimme sen lepokehys, jossa $ \ vec k = 0 $, mutta se ei ole ”t, joten me emme ole.
Vastaa
Jos tarkastelet valoaalloa pyörivänä $ x $ ja $ y $ -akselina, joka etenee eteenpäin $ z $ -suunnassa, tuloksena oleva yhtälö näyttää olevan ruuvi tai kierre. Aallon yhtälö ei ole vain ajan funktio, vaan myös $ z $: ssa.
$$ y = A \ mathrm e ^ {i (Bz + \ omega t)}, \ quad i = \ sqrt {-1} $$
Huomaa yhtälö kierre, joka on:
$$ X = A \ sin Bz, \ quad y = A \ cos Bz, \ quad z = z $$
Näyttää siltä, että kierukka on muodostuu pyörittämällä valoaallon polarisaatiota kulmanopeudella. Tämä näyttää ”pitkittäisen” aallon kuvaukselta. Toivon, että tämä auttaa.
Vastaus
Pitkittäisiä sähkömagneettisia kenttiä vaaditaan Maxwellien divE = 0 + rho_free tyydyttämiseksi. Ne ovat aina olemassa myös tyhjiössä. Tasoaallon approksimaatio ei pidä kovin hyvin muutamien (hyvin rajoitettujen) olosuhteiden ulkopuolella.
Vastaus
Valolla voi olla polarisaatio pitkin k-vektori. Katso pyöreä polarisoitu valo.
kommentit
- pyöreästi polarisoitu valo on poikittainen …
Vastaa
Koska tarkastelet tieteen väärää osaa, joka on kauan unohdettu eikä koskaan etsitty. Voisit tutkia Marconia ja Teslaa, jotka molemmat käyttivät pitkittäisiä sähkömagneettisia aaltoja lähetyslaitteissaan. Tesla ei ollut huolissaan langattomasta signaalinsiirrosta, vaan langattomasta ”teholähetyksestä”.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
http://www.capturedlightning.com/frames/Tesla0.html
Et löydä pitkittäistä sähkömagneettista aallot Teslan ja Marconin aikakauden ulkopuolella, joita nykytiede ei viitsi tutkia enää.
Kommentit
- Yksinkertaisesti väärin. Pituussuuntaiset aallot voivat olla osoittautunut toimimatta vapaassa etenemisessä, mutta niitä käytetään säännöllisesti aalto-oppaissa.