Les ondes électromagnétiques sont-elles transversales?

Les ondes em sont dites les oscillations du champ électrique et magnétique perpendiculaires entre elles et à la direction de propagation de londe et donc transverse.

Cependant, considérons une particule chargée oscillant le long de laxe x sans mouvement le long des axes y et z. Soit en O. Considérons un point P où lon considère le champ électrique dû à la charge. Lorsque la particule passe de O à A, le champ électrique en P augmente. Et quand il passe de O à B, le champ électrique en P diminue dune quantité égale. Puisque la particule chargée est en SHM, le champ électrique en P variera de manière sinusoïdale. Cependant, le champ électrique variable est également en direction de laxe X. Et londe se propage également dans cette direction. Donc, cela savère être longitudinal. Cependant, puisque la variation du champ magnétique se fera dans une direction perpendiculaire au champ électrique, elle sera également perpendiculaire à la direction de propagation de londe. La vague doit donc être partiellement longitudinale et partiellement transversale. entrez la description de limage ici

Commentaires

  • En relation? physics.stackexchange.com/q/355128/104696
  • Cette affirmation nest pas correcte: " it (champ magnétique) sera également perpendiculaire à la direction de propagation de londe. Londe doit donc être partiellement longitudinale et partiellement transversale. ", en raison de la symétrie. En raison de la symétrie, il ny a pas de direction préférée perpendiculaire à laxe X pour le champ magnétique vers lequel pointer.

Réponse

Vous avez raison dans votre observation des champs électriques et magnétiques en un point P. Il s’agit cependant d’une prise en compte du champ dit proche dune charge oscillante. Le champ proche ne constitue pas un champ électromagnétique se propageant librement. Pour obtenir le champ électromagnétique se propageant librement (champ lointain), vous devez considérer des distances bien plus grandes que la longueur donde correspondant à la fréquence doscillation. Vous verrez alors que le champ se propageant est ondes EM transversales.

Note ajoutée plus tard: Indépendamment de la distance, le champ proche (électrique et magnétique) se désintègre comme $ 1 / r ^ 2 $ et le champ éloigné se désintègre comme $ 1 / r $, correspondant à la propagation champs électromagnétiques. Ainsi, assez loin de la source, le champ lointain domine.

Si vous regardez le champ électrique dérivé du potentiel Lienard-Wiechert (Voir Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Liénard –Wiechert_potential) dune charge ponctuelle se déplaçant (accélérant) dans la direction x, il ny a quune composante de champ proche dans la direction x à nimporte quelle distance et pas de composante de champ lointain. En particulier, il ny a pas de champ électrique ou magnétique transversal.

Commentaires

  • mais en principe le point P pourrait être aussi loin que nous le voulons …
  • Oui, mais il ny aura pas donde EM émise dans la direction x car cest la direction de loscillation de charge. Vous devrez également utiliser des potentiels retardés pour le champ électrique là-bas.
  • Mais pourquoi londe ne sera pas émise le long de laxe des x.
  • Votre réponse nest pas incorrecte mais je ne le fais pas pense que votre argument est juste car il ny a rien dans la question qui suggère que P est dans le champ proche ou lointain.
  • @ZeroTheHero – Quelle que soit la distance, le champ proche (électrique et magnétique) se désintègre en $ 1 / r ^ 2 $ et le champ lointain, correspondant à la propagation des champs électromagnétiques, se désintègre comme $ 1 / r $. Si vous regardez le champ électrique dérivé du potentiel de Lienard-Wiechert dune charge ponctuelle se déplaçant (accélérant) dans la direction x, il ny a quune composante de champ proche dans la direction x à nimporte quelle distance et aucune composante de champ lointain. (Voir Wikipedia) En particulier, il ny a pas de champ électrique ou magnétique transversal. Cela répond à la question de lOP!

Réponse

Si jai bien compris votre géométrie, vous pouvez avoir une confusion autour de la langue.

Le système que vous décrivez n’émet aucun « rayonnement électromagnétique  » le long de l’axe de son mouvement. Cest ce que lon entend généralement quand on parle d «ondes électromagnétiques»: les «ondes» invoquent quelque chose qui peut voyager loin de sa source.

Oui, il y a des changements de E (le long de laxe) et de B (autour du axis) là-bas, mais ce nest pas ce que les gens veulent dire quand ils se réfèrent au «rayonnement électromagnétique»: ce ne sont pas de la radio, de la lumière, etc. tombent comme $ 1 / r ^ 2 $, ce qui à son tour se produit parce quils sont uniquement dus à la particule source.

Lorsque les champs sont créés dans la bonne configuration EM-wave, ils sauto-renforcent: les champs à distance proviennent, donc renforcés, par des champs à distance, donc ils ne chutent que comme $ 1 / r $, donc voyagez dans lespace libre.C’est ce que nous appelons le rayonnement, qui constitue l’idée habituelle des ondes électromagnétiques.

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