O falach em mówi się, że są oscylacjami pola elektrycznego i magnetycznego prostopadłymi do siebie oraz do kierunku propagacji fali, a zatem poprzecznych.
Jednak rozważmy naładowaną cząstkę oscylującą wzdłuż osi x bez ruchu wzdłuż osi y i z. Niech będzie w O. Rozważmy punkt P, w którym rozważamy pole elektryczne spowodowane ładunkiem. Kiedy cząstka przemieszcza się od O do A, pole elektryczne w P wzrasta. A kiedy przechodzi z O do B, pole elektryczne w P zmniejsza się o taką samą wartość. Ponieważ naładowana cząstka jest w SHM, pole elektryczne w punkcie P będzie zmieniać się sinusoidalnie. Jednak zmieniające się pole elektryczne występuje również w kierunku osi X. Fala również rozchodzi się w tym kierunku. Okazuje się więc, że jest podłużny. Ponieważ jednak zmiana pola magnetycznego będzie przebiegać prostopadle do pola elektrycznego, będzie również prostopadła do kierunku propagacji fali. Fala powinna więc być częściowo podłużna, a częściowo poprzeczna. 
Komentarze
- Podobne? physics.stackexchange.com/q/355128/104696
- To stwierdzenie jest nieprawidłowe: " it (pole magnetyczne) będzie również prostopadłe do kierunku propagacji fali. Zatem fala powinna być częściowo podłużna i częściowo poprzeczna. ", ze względu na symetrię. Ze względu na symetrię nie ma preferowanego kierunku prostopadłego do osi X, na który wskazywałoby pole magnetyczne.
Odpowiedź
Masz rację obserwując pola elektryczne i magnetyczne w punkcie P. Jest to jednak rozważenie tak zwanego pola bliskiego oscylującego ładunku. Pole bliskie nie stanowi swobodnie rozchodzącego się pola elektromagnetycznego. Aby uzyskać swobodnie propagujące się pole elektromagnetyczne (pole dalekie), należy wziąć pod uwagę odległości znacznie większe niż długość fali odpowiadająca częstotliwości oscylacji. Wtedy zobaczysz, że propagujące pole jest poprzeczne fale EM.
Uwaga dodana później: Niezależnie od odległości, pole bliskie (elektryczne i magnetyczne) rozpada się jako 1 $ / r ^ 2 $, a pole dalekie rozpada się jako 1 $ / r $, co odpowiada propagacji pola elektromagnetyczne. Jak dotąd daleko od źródła dominuje pole dalekie.
Jeśli spojrzysz na pole elektryczne pochodzące z potencjału Lienarda-Wiecherta (patrz Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Liénard –Wiechert_potential) ładunku punktowego poruszającego się (przyspieszającego) w kierunku x, w każdej odległości występuje tylko składowa bliskiego pola w kierunku x i brak składnika pola dalekiego. W szczególności nie ma poprzecznego pola elektrycznego ani magnetycznego.
Komentarze
- ale w zasadzie punkt P może być tak daleko, jak chcemy …
- Tak, ale nie będzie fali EM emitowanej w kierunku x ponieważ jest to kierunek oscylacji ładunku. Musiałbyś również użyć opóźnionych potencjałów dla pola elektrycznego.
- Ale dlaczego fala nie będzie emitowana wzdłuż osi x.
- Twoja odpowiedź nie jest błędna, ale ja nie myślę, że twój argument jest słuszny, ponieważ w pytaniu nie ma nic, co sugerowałoby, że P znajduje się w polu bliskim lub dalekim.
- @ZeroTheHero – niezależnie od odległości, pole bliskie (elektryczne i magnetyczne) rozpada się o 1 $ / r ^ 2 $, a dalekie pole, odpowiadające propagacji pól elektromagnetycznych, rozpada się jako 1 $ / r $. Jeśli spojrzysz na pole elektryczne pochodzące z potencjału Lienarda-Wiecherta ładunku punktowego poruszającego się (przyspieszającego) w kierunku x, istnieje tylko składnik bliskiego pola w kierunku x w dowolnej odległości i nie ma składnika pola dalekiego. (Zobacz Wikipedia) W szczególności nie ma poprzecznego pola elektrycznego ani magnetycznego. To odpowiada na pytanie OP!
Odpowiedź
Jeśli dobrze zrozumiałem twoją geometrię, możesz mylisz się co do języka.
System, który opisujesz, nie emituje żadnego „elektromagnetycznego promieniowania ” wzdłuż osi swojego ruchu. To ogólnie ma na myśli, gdy ludzie mówią o „falach elektromagnetycznych”: „fale” wywołują coś, co może przemieszczać się daleko od swojego źródła.
Tak, zmieniają się E (wzdłuż osi) i B (wokół oś) pola, ale nie są tym, co ludzie mają na myśli, gdy mówią o „promieniowaniu elektromagnetycznym”: nie są to radio, światło itp.
Formalnie jest tak, ponieważ pola w odległym punkcie spadają jak 1 $ / r ^ 2 $, co z kolei dzieje się, ponieważ są spowodowane tylko przez cząstkę źródłową.
Kiedy pola są tworzone we właściwej konfiguracji fal elektromagnetycznych, wzmacniają się same: pola na odległość są pozyskiwane, a więc wzmacniane, przez pola na odległość, więc spadają tylko 1 $ / r $, stąd podróżuj po wolnej przestrzeni.To właśnie nazywamy promieniowaniem, tworząc zwykłą ideę fal elektromagnetycznych.