Secondo wikipedia e altre fonti, non ci sono onde elettromagnetiche longitudinali nello spazio libero . Mi chiedo perché no.
Considera una particella carica oscillante come una sorgente di onde EM. Supponiamo che la sua posizione sia data da $ x (t) = \ sin (t) $. È chiaro che a in qualsiasi punto dellasse $ x $, il campo magnetico è zero, ma rimane comunque un campo elettrico variabile nel tempo (di intensità più o meno sinusoidale, con un “offset DC” da zero), le cui variazioni si propagano alla velocità di luce. Questo suona abbastanza come unonda per me. Perché non lo è? Cè forse una ragione per cui non può “trasmettere energia?
Una domanda molto simile è già stata posta, ma utilizzava una” corda “analogia, e sento che le risposte hanno trascurato il punto che sto facendo.
Risposta
Penso che questo sia in parte una questione di vocabolario e in parte un riflesso del fatto che le oscillazioni longitudinali di Coulomb che descrivi cadono così rapidamente con la distanza. (Fondamentalmente $ 1 / r ^ 2 $ invece di $ 1 / r $.) Pertanto sono solitamente chiamati “effetti di campo vicino” e sono totalmente dominati dalle “onde” trasversali dopo una distanza di pochissime lunghezze donda. Tuttavia, esistono, anche nel vuoto, e si estendono allinfinito, solo molto, molto debolmente.
Risposta
Una volta che ti sei allontanato abbastanza da una sorgente di radiazioni, il tuo campo apparirà approssimativamente come unonda piana.
Se guardi unonda piana, dove $ \ vec {E} (\ vec {x}, t) = \ vec {E} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ e $ \ vec {B} (\ vec {x}, t) = \ vec {B} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ (per fisso funzioni di una singola variabile $ \ vec {E} _0 $, $ \ vec {B} _0 $), troverai che soddisfano le equazioni di Maxwell in spazio vuoto richiede che $ \ vec {k} \ cdot \ vec {E} _0 = \ vec {k} \ cdot \ vec {B} _0 = 0 $. Cioè, i campi elettrico e magnetico devono essere perpendicolari alla direzione di propagazione.
Perché? Perché la variazione lungo la direzione di propagazione porterebbe a una divergenza diversa da zero in $ \ vec {E} $ o $ \ vec {B} $, che è severamente vietata. A meno che , ovviamente, hai una densità di carica diversa da zero, nel qual caso $ \ vec {E} $ può avere una divergenza corrispondente. Questo è il motivo per cui le onde longitudinali sono possibili nei plasmi.
Answe r
http://en.wikipedia.org/wiki/Longitudinal_wave#Electromagnetic ha un buon riepilogo del situazione. Non ci sono soluzioni longitudinali delle equazioni di Maxwell nel vuoto, ma è possibile ottenere tali soluzioni in un plasma.
Commenti
- Quindi, EM può le onde sono longitudinali nel plasma?
- Sì, ma ‘ sono davvero onde sonore in un gas carico, non onde EM.
- Io sono un laico, quindi mi scuso per una possibile domanda stupida, ma queste onde progressive non distorte non contano come onde EM longitudinali? Forse solitoni? arxiv.org/pdf/hep-th/9606171v4.pdf Grazie in anticipo.
Risposta
Non so se questa sia davvero una risposta, ma se leggo correttamente la tua domanda penso che potresti trovare interessante questa citazione:
“Le forme originali della meccanica quantistica … [quantizzata] … il campo elettromagnetico … mediante trasformazione di Fourier, come sovrapposizione di onde piane aventi trasversali, longitudinali e polarizzazioni timelike … È stato dimostrato che la combinazione di oscillatori longitudinali e timelike fornisce linterazione coulombiana (istantanea) delle particelle, mentre gli oscillatori trasversali erano equivalenti ai fotoni. “[1 ]
[1] Laurie M. Brown, Feynman “s Thesis , pp. xi-xii. World Scientific (2005), edizione tascabile.
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- Le onde trasversali non si propagano obbligatoriamente. Considera una carica uniforme in movimento. Il suo campo elettrico ha componenti longitudinali e trasversali, ma niente è una radiazione.
Risposta
Non è correlato al fatto che il fotone senza massa non può avere un modo longitudinale? Dovrebbe soddisfare,
$$ k_ \ mu \ epsilon ^ \ mu = – \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = 0 $$ Se fosse longitudinale, $ \ vec k = \ vec \ epsilon \ times | \ vec k | $ in modo che $ \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = | \ vec k | \ ne0 $.
Notare che se il fotone fosse massiccio ci sarebbe permesso il suo frame di riposo in cui $ \ vec k = 0 $, ma non è “t, quindi non lo siamo.
Risposta
Se guardi unonda luminosa come un asse $ x $ e $ y $ rotante che si propaga in avanti nella direzione $ z $, lequazione che potrebbe risultare assume laspetto di una vite o di unelica. Lequazione dellonda non è solo una funzione del tempo, ma anche in $ z $.
$$ y = A \ mathrm e ^ {i (Bz + \ omega t)}, \ quad i = \ sqrt {-1} $$
Nota unequazione di unelica che è:
$$ X = A \ sin Bz, \ quad y = A \ cos Bz, \ quad z = z $$
Sembra che lelica sia formato ruotando la polarizzazione dellonda luminosa ad una velocità angolare. Questa sembra la descrizione di unonda “longitudinale”. Spero che questo possa essere daiuto.
Risposta
I campi elettromagnetici longitudinali sono richiesti per soddisfare Maxwells divE = 0 + rho_free. Esistono sempre anche nel vuoto. Lapprossimazione dellonda piana non regge molto bene al di fuori di poche (molto limitate) condizioni.
Risposta
La luce può avere polarizzazione lungo il vettore k. Vedi luce polarizzata circolare.
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- La luce polarizzata circolarmente è trasversale …
Risposta
Perché stai cercando nelle parti sbagliate della scienza, dimenticate da tempo e mai perseguite. Potresti ricercare Marconi e Tesla, che utilizzano entrambi onde elettromagnetiche longitudinali nei loro dispositivi di trasmissione. Tesla non si occupava della trasmissione del segnale wireless, ma della trasmissione di “potenza” wireless.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
http://www.capturedlightning.com/frames/Tesla0.html
“Non troverai elettromagnetico longitudinale onde al di fuori dellera di Tesla e Marconi, che la scienza moderna non si preoccupa più di indagare.
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- Semplicemente sbagliata. Le onde longitudinali possono essere hanno dimostrato di non funzionare nella propagazione libera ma sono usati regolarmente nelle guide donda.