Volgens wikipedia en andere bronnen zijn er geen longitudinale elektromagnetische golven in de vrije ruimte . Ik vraag me af waarom niet.
Beschouw een oscillerend geladen deeltje als een bron van EM-golven. Stel dat zijn positie wordt gegeven door $ x (t) = \ sin (t) $. Het is duidelijk dat op op elk punt op de $ x $ -as, is het magnetische veld nul. Maar er is nog steeds een in de tijd variërend elektrisch veld (min of meer sinusvormig in intensiteit, met een DC-offset vanaf nul), waarvan de variaties zich voortplanten met de snelheid van licht. Dit klinkt me behoorlijk golvend. Waarom is het niet? Is er misschien een reden dat het “geen energie kan verzenden?
Een zeer vergelijkbare vraag is al gesteld, maar het gebruikte een” touw “analogie, en ik heb het gevoel dat de antwoorden het punt over het hoofd zagen dat ik” maak.
Antwoord
Ik denk dat dit is deels een kwestie van woordenschat, en deels een weerspiegeling van het feit dat de longitudinale Coulomb-oscillaties die je beschrijft zo snel afnemen met de afstand. (In feite $ 1 / r ^ 2 $ in plaats van $ 1 / r $.) Daarom worden ze gewoonlijk “near field effects” genoemd en worden ze volledig gedomineerd door de transversale “golven” na een afstand van slechts een paar golflengten. Niettemin bestaan ze, zelfs in een vacuüm, en strekken ze zich uit tot in het oneindige, heel, heel zwak.
Antwoord
Als je eenmaal ver genoeg verwijderd bent van een stralende bron, zal je veld er ongeveer uitzien als een vlakke golf.
Als je naar een vlakke golf kijkt, waar $ \ vec {E} (\ vec {x}, t) = \ vec {E} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ en $ \ vec {B} (\ vec {x}, t) = \ vec {B} _0 (\ vec {k} \ cdot \ vec {x} – \ omega t) $ (voor vaste functies van een enkele variabele $ \ vec {E} _0 $, $ \ vec {B} _0 $), zult u vinden die voldoen aan de vergelijkingen van Maxwell in lege ruimte vereist dat $ \ vec {k} \ cdot \ vec {E} _0 = \ vec {k} \ cdot \ vec {B} _0 = 0 $. Dat wil zeggen, de elektrische en magnetische velden moeten loodrecht op de richting staan van voortplanting.
Waarom? Omdat variatie in de voortplantingsrichting zou leiden tot een niet-nuldivergentie in $ \ vec {E} $ of $ \ vec {B} $, wat ten strengste verboden is. Tenzij je hebt natuurlijk een ladingsdichtheid die niet gelijk is aan nul, in welk geval $ \ vec {E} $ een overeenkomstige divergentie kan hebben. Daarom zijn longitudinale golven mogelijk in plasmas.
Antwoorden r
http://en.wikipedia.org/wiki/Longitudinal_wave#Electromagnetic heeft een goede samenvatting van de situatie. Er zijn geen longitudinale oplossingen van de Maxwell-vergelijkingen in een vacuüm, maar je kunt dergelijke oplossingen in een plasma krijgen.
Opmerkingen
- Kan EM golven longitudinaal zijn in plasma?
- Ja, maar ze ‘ zijn echt geluidsgolven in een geladen gas, geen EM-golven.
- Ik ben een leek, dus ik bied mijn excuses aan voor een mogelijk domme vraag, maar deze onvervormde progressieve golven tellen niet mee als longitudinale EM-golven? Misschien solitons? arxiv.org/pdf/hep-th/9606171v4.pdf Bij voorbaat dank.
Antwoord
Ik weet niet of dit echt een antwoord is, maar als ik je vraag goed lees, denk ik dat je dit citaat misschien interessant vindt:
“De originele vormen van kwantummechanica … [gekwantiseerd] … het elektromagnetische veld … door Fourier-transformatie, als een superpositie van vlakke golven met transversale, longitudinale , en tijdachtige polarisaties … De combinatie van longitudinale en tijdachtige oscillatoren leverde de (onmiddellijke) Coulomb-interactie van de deeltjes op, terwijl de transversale oscillatoren equivalent waren aan fotonen. “[1 ]
[1] Laurie M. Brown, Feynmans proefschrift , blz. xi-xii. World Scientific (2005), paperbackeditie.
Opmerkingen
- Transversale golven zijn niet verplicht zich voort te planten. Overweeg een gelijkmatig bewegende lading. Het elektrische veld heeft longitudinale en transversale componenten, maar niets is straling.
Answer
Is dit niet gerelateerd op het feit dat het massaloze foton geen longitudinale modus kan hebben? Het zou moeten voldoen,
$$ k_ \ mu \ epsilon ^ \ mu = – \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = 0 $$ Als het longitudinaal zou zijn, $ \ vec k = \ vec \ epsilon \ times | \ vec k | $ zodat $ \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = | \ vec k | \ ne0 $.
Merk op dat als het foton enorm zou zijn, we zijn restframe waarin $ \ vec k = 0 $, maar het is niet “t, dus wij” niet.
Antwoord
Als je naar een lichtgolf kijkt als een roterende $ x $ en $ y $ -as die zich voortplant in de $ z $ -richting, lijkt de vergelijking die eruit zou kunnen komen op een schroef of helix. De vergelijking van de golf is niet alleen een functie van tijd, maar ook in $ z $.
$$ y = A \ mathrm e ^ {i (Bz + \ omega t)}, \ quad i = \ sqrt {-1} $$
Let op een vergelijking van een helix die is:
$$ X = A \ sin Bz, \ quad y = A \ cos Bz, \ quad z = z $$
Het lijkt erop dat de helix is gevormd door de polarisatie van de lichtgolf met een hoeksnelheid te roteren. Dit lijkt de beschrijving van een “longitudinale” golf. Ik hoop dat dit zal helpen.
Answer
Longitudinale elektromagnetische velden zijn vereist om te voldoen aan Maxwells divE = 0 + rho_free. Ze bestaan altijd, zelfs in vacuüm. Vlakgolfbenadering houdt niet erg goed stand buiten een paar (zeer beperkte) voorwaarden.
Antwoord
Licht kan polarisatie hebben langs de k-vector. Zie circulair gepolariseerd licht.
Opmerkingen
- circulair gepolariseerd licht is transversaal …
Antwoord
Omdat je in de verkeerde delen van de wetenschap zoekt, een die al lang vergeten is en nooit is nagestreefd. Je zou Marconi en Tesla kunnen onderzoeken, die beide longitudinale elektromagnetische golven gebruikten in hun transmissieapparatuur. Tesla hield zich niet bezig met draadloze signaaloverdracht, maar met draadloze “power” -overdracht.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
http://www.capturedlightning.com/frames/Tesla0.html
Je zult geen longitudinale elektromagnetische golven buiten het Tesla- en Marconi-tijdperk, die de moderne wetenschap niet langer onderzoekt.
Opmerkingen
- Gewoon verkeerd. Longitudinale golven kunnen zijn aangetoond dat ze niet werken bij vrije voortplanting, maar ze worden regelmatig gebruikt in golfgidsen.