De acordo com a wikipedia e outras fontes, não há ondas eletromagnéticas longitudinais no espaço livre . Estou me perguntando por que não.
Considere uma partícula carregada oscilante como uma fonte de ondas EM. Digamos que sua posição seja dada por $ x (t) = \ sin (t) $. É claro que em qualquer ponto no eixo $ x $, o campo magnético é zero. Mas ainda há um campo elétrico variável no tempo (mais ou menos sinusoidal em intensidade, com um “deslocamento CC” de zero), cujas variações se propagam na velocidade de luz. Isso soa muito como uma onda para mim. Por que não é? Existe talvez uma razão pela qual ele não pode “transmitir energia?
Uma pergunta muito semelhante já foi feita, mas usou uma” corda “analogia, e eu sinto que as respostas negligenciaram o que eu estou defendendo.
Resposta
Acho que isso é em parte uma questão de vocabulário e em parte um reflexo do fato de que as oscilações longitudinais de Coulomb que você descreve diminuem tão rapidamente com a distância. (Basicamente $ 1 / r ^ 2 $ em vez de $ 1 / r $.) Portanto, eles são geralmente chamados de “efeitos de campo próximo” e são totalmente dominados pelas “ondas” transversais após uma distância de apenas alguns comprimentos de onda. No entanto, eles existem, mesmo no vácuo, e se estendem até o infinito, apenas muito, muito fracamente.
Resposta
Depois de se afastar o suficiente de uma fonte irradiante, seu campo se parecerá com uma onda plana.
Se você olhar para uma onda plana, onde $ \ 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) $ (para fixo funções de uma única variável $ \ vec {E} _0 $, $ \ vec {B} _0 $), você encontrará que satisfazem as equações de Maxwell em o espaço vazio exige que $ \ vec {k} \ cdot \ vec {E} _0 = \ vec {k} \ cdot \ vec {B} _0 = 0 $. Ou seja, os campos elétrico e magnético devem ser perpendiculares à direção de propagação.
Por quê? Porque a variação ao longo da direção de propagação levaria a uma divergência diferente de zero em $ \ vec {E} $ ou $ \ vec {B} $, o que é estritamente proibido. , é claro, você tem densidade de carga diferente de zero, caso em que $ \ vec {E} $ pode ter uma divergência correspondente. É por isso que ondas longitudinais são possíveis em plasmas.
Resposta r
http://en.wikipedia.org/wiki/Longitudinal_wave#Electromagnetic tem um bom resumo do situação. Não há soluções longitudinais das equações de Maxwell no vácuo, mas você pode obter essas soluções em um plasma.
Comentários
- Então, pode EM as ondas são longitudinais no plasma?
- Sim, mas elas ‘ são realmente ondas sonoras em um gás carregado, não ondas EM.
- um leigo, então peço desculpas por uma possível pergunta idiota, mas essas ondas progressivas não distorcidas não contam como ondas EM longitudinais. Talvez solitons? arxiv.org/pdf/hep-th/9606171v4.pdf Agradecemos antecipadamente.
Resposta
Não sei se isso realmente se qualifica como uma resposta, mas se eu ler sua pergunta corretamente, acho que você pode achar esta citação interessante:
“As formas originais da mecânica quântica … [quantizado] … o campo eletromagnético … pela transformação de Fourier, como uma superposição de ondas planas tendo transversal, longitudinal , e polarizações semelhantes ao tempo … A combinação de osciladores longitudinais e semelhantes ao tempo foi mostrado para fornecer a interação Coulomb (instantânea) das partículas, enquanto os osciladores transversais eram equivalentes aos fótons. “[1 ]
[1] Laurie M. Brown, Feynman “s Thesis , pp. xi-xii. World Scientific (2005), edição de bolso.
Comentários
- Ondas transversais não têm propagação obrigatória. Considere uma carga uniforme em movimento. Seu campo elétrico tem componentes longitudinais e transversais, mas nada é uma radiação.
Resposta
Isso não está relacionado ao fato de que o fóton sem massa não pode ter um modo longitudinal? Teria que satisfazer,
$$ k_ \ mu \ epsilon ^ \ mu = – \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = 0 $$ Se fosse longitudinal, $ \ vec k = \ vec \ epsilon \ times | \ vec k | $ para que $ \ vec k \ cdot \ vec \ epsilon = | \ vec k | \ ne0 $.
Observe que se o fóton fosse massivo, teríamos permissão seu quadro restante em que $ \ vec k = 0 $, mas não é, então não somos.
Resposta
Se você olhar para uma onda de luz como um eixo giratório $ x $ e $ y $ que se propaga para a frente na direção $ z $, a equação que pode resultar assume a aparência de um parafuso ou hélice. A equação da onda não é apenas função do tempo, mas também em $ z $.
$$ y = A \ mathrm e ^ {i (Bz + \ omega t)}, \ quad i = \ sqrt {-1} $$
Observe uma equação de uma hélice que é:
$$ X = A \ sin Bz, \ quad y = A \ cos Bz, \ quad z = z $$
Parece que a hélice é formado girando a polarização da onda de luz em uma velocidade angular. Isso parece a descrição de uma onda “longitudinal”. Espero que isso ajude.
Resposta
Os campos eletromagnéticos longitudinais são necessários para satisfazer Maxwells divE = 0 + rho_free. Eles sempre existem, mesmo no vácuo. A aproximação de onda plana não se mantém muito bem fora de algumas condições (muito limitadas).
Resposta
A luz pode ter polarização ao longo o vetor k. Veja luz polarizada circular.
Comentários
- luz polarizada circularmente é transversal …
Resposta
Porque você está procurando nas partes erradas da ciência, uma parte há muito esquecida e nunca seguida. Você pode pesquisar Marconi e Tesla, ambos usando ondas eletromagnéticas longitudinais em seus dispositivos de transmissão. A Tesla não estava preocupada com a transmissão de sinal sem fio, mas com a transmissão de “potência” sem fio.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
http://www.capturedlightning.com/frames/Tesla0.html
Você não encontrará eletromagnético longitudinal ondas fora da era Tesla e Marconi, que a ciência moderna não se preocupa mais em investigar.
Comentários
- Simplesmente errados. Ondas longitudinais podem ser mostrado que não funciona em propagação livre, mas são usados regularmente em guias de onda.