Я продолжаю развивать тему о предрассудках в электродинамике. Вопрос: что имел в виду Максвелл, когда утверждал, что электромагнитная волна является поперечной?
Думал ли он, что продольных электромагнитных волн в принципе быть не может?
Или же полагал, что продольные волны будут либо чисто электрическими, либо чисто магнитными?
Джеймс Максвелл считал, что электромагнитное поле представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга. Когда Максвелл в процессе построения теории электромагнитного поля применял понятие тока смещения, он руководствовался концепцией светоносного эфира и предполагал, что частицы эфира могут поляризоваться под действием изменяющихся электрических и магнитных полей.
Альберт Эйнштейн в Специальной теории относительности (СТО) исключил понятие эфира из электродинамики. Вопрос: откуда в таком случае может взяться ток смещения в пустоте? В чем распространяются волны, если никакой среды нет?
Кто был неправ: Максвелл или Эйнштейн? Или ошиблись оба?
Способно одно поле порождать другое, или электромагнитная волна является всего лишь результатом наложения друг на друга поперечной электрической и поперечной магнитной волны?
Принято считать, что радиоволны представляют собой поперечные электромагнитные волны. Всегда ли это предположение можно считать правильным?
Рассмотрим два примера.
В первом примере передатчик и приемник оснащены рамочными антеннами, а антенны установлены параллельно друг другу вдоль общей оси, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Продольная магнитная волна
С точки зрения приемника магнитная компонента радиоволны в данном примере является продольной. А электрическая компонента в этом случае вообще есть? Или мы имеем дело с чисто магнитной волной?
Приведенная на рисунке 1 схема вполне работоспособна: приемник будет регистрировать волну, создаваемую передатчиком.
Рассмотрим теперь второй, гипотетический пример: существует ли в природе продольная электрическая волна?
Допустим, что передатчик использует в качестве антенны диполь (полуволновый вибратор). Будет ли электрическая волна излучаться в сторону приемника, размещенного так, как изображено на рисунке 2? Какую форму должна иметь антенна приемника, предназначенного для обнаружения продольной электрической волны?
Рисунок 2. Продольная электрическая волна
Гравитационную волну уже регистрировать научились, а продольную электрическую – не умеют до сих пор! Не умеют потому, что в существование подобной волны просто не верят!
Можно ли в данном случае в качестве приемной антенны применить цельнолитой металлический конус (рисунок 3)?
Рисунок 3. Металлический конус как антенна для приема продольной электрической волны
Ссылки на предыдущие статьи:
Об иллюстрациях в учебниках по физике
Ловушки-заморочки в электродинамике
Комментарии
-- А разность потенциалов где снимать ?
Конус полый и без днища как рупор? Так это волновод . И там преобразователь еще ставится.
-- В этом направлении катодные волны не летят, так как второй электрод затеняет эту зону. Это и наблюдается на диаграмме направленности диполя.
-- Ну да! Именно эту составляющую ловят на ферритовый стержень :
Рамочную антенну изобрел Карл Браун в 1916 году, но долгое время она применялась только для радиоприема. Тем не менее, и в качестве передающей рамочная антенна применяется давно.
Сказал Максвелл, что волна поперечная, и ситуацию, когда волна продольная, специалисты в упор не замечают – такова сила внушения и преклонения перед авторитетами.
Конус на рисунке 3 – ни в коем случае не полый, он должен быть цельнометаллическим, из металла с хорошей электропроводностью.
Также он должен обладать собственной электроемкостью, достаточной для того чтобы реагировать на продольную электрическую волну.
-- В радиоволнах зафиксировать или измерить мы может только электрическую составляющую по разности потенциалов. А одновременное изменение потенциалов происходит в поперечной плоскости. Можно попробовать многовибраторную антенну типа Яги
И спилить все нижние вибраторы. Все оставшиеся вибраторы соединить на один электрод 1-3-5 , на второй соединить 2-4-6. Но тогда мы будем фиксировать крайнюю волну и ряд предыдущих. Если модулированная огибающая перекрывает 6 и более полупериодов несущей частоты, то мы это заметим.
Но то для Радио-волн. Почему видимый свет считают поперечным мне непонятно. Ведь все интерференционные картинки показывают, что складываются продольные составляющие(длины волн).
-- Т.е. как бы конденсатор ? А где второй потенциал снимать?
Даже в том случае, если приемник не заземлен, он будет обладать собственной электроемкостью.
-- Хорошо, но где на конусе будут обкладки для снятия разности потенциалов ?
Обкладки в данном случае не нужны: поверхность конуса – одна «обкладка», поверхность приемника – другая.
Шары-конденсаторы на картинке, изображающей вибратор Герца, доводилось видеть?
Здесь будет такая же ситуация, только форма конденсаторов, между которыми туда-сюда течет ток, не шарообразная.
Почему свет считают поперечным ? Ну, попробуйте у продольной волны создать поляризацию ;)
-- Только в осевом направлении Вы ничего не увидите. Потому как будет тень ! Трубки Крукса туда не прилетают, потому как мешает второй электрод. И ведь правильно называли трубками. Потом, с подачи толи Томсона, толи Стони обозвали их электронами ! Всё! Вот когда впервые полетели электроны!
При чем тут электроны?
Нет в радиоволнах никаких электронов, есть только изменение напряженности полей.
Почему для видимого спектра электромагнитных волн есть частица-переносчик, а для такой же по природе волны, но с другими характеристиками - её нет? Это фундаментальное различие?
-- Нет никаких частичек. Ни в радиоволнах, ни в видимом свете. Как и нет корпускулярно-волнового дуализма. Может быть только одно, и это волны!
И все опыты можно объяснить только волнами. Но для распространения волн нужна материальная среда(эфир), они в пустоте не "толкаются". Любые деформации передаются близкодействием, через посредников. И скорость света для эфира ограничена упругостью переносчиков.
А за корпускулы или кванты уцепился известный релятивист-патентовед. Свет у него передается дальнодействием, но с фиксированной скоростью для каждого источника-наблюдателя.
А что ограничивает скорость в пустоте, знают только релятивисты, но держат в секрете и никому не рассказывают, ссылаясь на формулу идола.
Могу дать вам эту среду. параллельная трёхмерность, где наши поля - их материя, а наша материя - их поля. Правда исследователи многомерности говорят, что 11-мерное пространство лучше. Для консенсуса с Троицей можно приплести третье трёхмерие. Итого: три параллельных пространства, свёрнутых друг в друга и два - временных. Для свёрнутых пространств, их пространства развёрнуты и расширяются, а наше сжимается.
Квантами электромагнитного поля - и его переносчиками - являются фотоны. Во всём диапазоне энергий и длин электромагнитных волн - от сверхдлинных радиоволн до сверхжёсткого гамма-излучения.
Уж такова природа данного фундаментального взаимодействия - электромагнитного...
Да - для любителей эфира - единичные фотоны прекрасно детектируются. Да и однофотонные источники уже довольно давно существуют.
-- А что скрывается за словом "фотон" ? Частица-корпускула, несколько частиц, объем "межзвездного_газа" подвергшийся сжатию или вихри ?
Это уже спекуляции пошли, в научном смысле этого слова. На настоящий момент нет никаких экспериментальных данных, позволяющих говорить о наличии у фотона какой-либо внутренней структуры либо какого-нибудь определённого размера. Как, кстати, и у электрона. В то время как наличие внутренней структуры и определённого размера у, скажем, протона или нейтрона - надёжно определяется экспериментом.
И о многими любимых вихрях. Наличие вихревой структуры сразу же приводит к пространственной асимметрии во взаимодействиях. А значит, может быть определено экспериментально. Так вот - у фотона такого нет.
-- Хорошо, для вас это абстракция. Для меня однозначно волны. Хотя многие до сих пор считают "фотоны" корпускулами... Потому до сих пор и существует корпускулярно-волновой дуализм. ;(
-- Отлично! А в электрических процессах есть! По электрической цепи текут вихри. Естественно они затрагивают пространство и вблизи проводника, что проявляется как магнетизм. И в газовых лампах и кинескопах даже видны эти трубки(вихри) Крукса. И все это в цепи при разности потенциалов и постоянном токе или низкочастотном переменном токе. Потому и заметить асимметрию можем.
Но что касается ЭВ-волны, то тут идут высокочастотные скоростные чередующиеся процессы. (правый вихрь - левый вихрь - правый - левый ... и всё со скоростью С ) Что асимметрию можем и не заметить. А каким прибором ?
-- А есть какая-нибудь теорема об этом ?
Значит и улавливатель для фотонов различных энергий должен быть однотипным, не? Зачем же ТС мучает конус?
Я не верю в то, что радиоволны состоят из фотонов: слишком неправдоподобно.
Как я уже писал в своих статьях, проблемы в электродинамике начались после Великой французской революции, вследствие интенсивного давления революционной идеологии на науку.
Идея «равенства» была доведена до абсурда: электричество, магнетизм и гравитацию попытались «подстричь под одну гребенку».
Теперь мы видим продолжение: физики пытаются полностью уравнять свет и радиоволны.
Вы можете в это не верить но квантовые параметрические усилители радиотелескопов построены именно исходя из этого принципа.
Кстати, наиболее удаленные и слабые астрономические объекты обнаруживают сейчас на основании регистрации уже нескольких десятков или сотен единичных фотонов. Вот до какой чувствительности современная техника дошла.
И с чего вы взяли, что гравитацию уравнивают с радиоволнами. Современная физика исходит из того, что это разные фундаментальные взаимодействия.
Это не абсурд, это надежда :) Надежда на то что фундаментальное взаимодействие только одно. А электричество, магнетизм и прочее - различные его проекции. К этому есть предпосылки.
Вроде как не переносчиками, а мерой взаимодействия, переносчиком остаётся само поле.
Есть энтузиасты этой темы.
https://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/eh/
Берём лист бумаги и карандаш, рисуем отрезки условной антенны передатчика и антенны приёмника..
Вертикально слева и справа, а от передатчика к приёмнику рисуем линию со стрелкой к приёмнику. Эта линия указывает направление в котором ЭМ-волна излучается.
Вектор напряжённости электрического поля будет изменяться в плоскости листа поперёк направления ЭМВ. Вверх и вниз вдоль этой линии.
Вектор напряжённости магнитного поля Н, или вектор магнитной индукции В будут изменяться в плоскости перпендикулярной плоскости листа. Тоже поперёк направления линии распространения ЭМВ.
Полагаете, автор не в курсе этого очевидного факта?)
Он имел ввиду что решение составленной им системы уравнений соответствует такой волне. Не более.
Почему электрическая и магнитная компонента совпадают по фазе - да вопрос... :)
А на самом деле не совпадают?)
У меня нет данных как оно происходит "на самом деле". Но чисто интуитивно хочется чтобы энергия перетекала из одной формы в другую. В данном случае из электрической компоненты в магнитную. Должен быть сдвиг по фазе 90грд.
Как в случае с маятником из потенциальной в кинетическую.
Ну так, она и перетекает. Рассмотрим движение электронов в антенне. В верхней точке синусоиды электрон останавливается, что соответствует максимальной напряжённости электрической составляющей электромагнитного поля, и начинает движение в противоположном направлении. При пересечении оси Х скорость электронов максимальная. Что соответствует максимальной напряжённости магнитной составляющей электромагнитного поля...
Просто ведь... )
Ну да :) У вас как раз картинка со сдвигом 90грд между Е и Н
А сможете вот так же, на пальцах, объяснить релятивистское преобразование электрической и магнитной систем отсчёта друг в друга?)
Давайте сначала со сдвигом фазы определимся. Есть или нет? :)
Так ведь, только что определились, что есть. Разве нет?)
Ну теоретически то нет? Решения Максвелла дают синфазные компоненты...
Нет, не дают. В том самом упрощённом решении - переменные вообще разделяются, то есть получается отдельное волновое уравнение для E и отдельное, точно такое же - для B. Как же они связаны - а связаны они только начальными и граничными условиями. Вот вам пример. Выше я привел случай колебания заряда по прямой. Там получается синфазность. А теперь возьмём случай кругового движения заряда с постоянной угловой скоростью. Получим поляризованное по кругу излучение с постоянной !!! мощностью. Постоянной просто из условия независимости от времени. А значит - будет сдвиг фазы между электрической и магнитной компонентами, и именно в четверть волны. А теперь представим промежуточный вариант движения заряда по эллипсу :) и варьируя полуоси мы можем получить произвольный сдвиг фаз.
Нет у большей части нашей публики ни физического воображения, ни элементарного понимания сути процессов. Вот и ищут заговоры физиков аж со времён Великой французской.
И да, к вопросу об иллюстрациях :) а ведь никто не заставляет амплитуду именно по синусоидальному закону меняться. Вообще-то форма волны может быть произвольной, хоть треугольной, хоть из прямоугольников. Волновому уравнению всё равно будет удовлетворять :)
Вот опять вы не внесли ясности. Сначала говорите "Нет, не дают" (в смысле синфазности), потом говорите что в некоторых случаях такие решения есть... Можно получить решение со сдвигом, а можно и без. И оба будут верными? Произвол!!!
Вот вы как эксперт в этой области, скажите нам, наши рассуждения о том что он должен быть, верны?
Интересный пример :). (Даже интереснее чем про синфазность)
Можно развить мысль и представить себе следующий опыт:
Берем диполь и раскручиваем его в невесомости в вакууме. Что произойдет при этом?
Он со временем остановится? К чему тогда приложен тормозящий момент?
Или может он просто разрядится?
Подождите с крутящимся в космосе диполем! Мы ещё тут, на земле, не разобрались с одним... товарищем.
Итак, Виталий утверждает, что колеблющийся туда-сюда по прямой электрон будет излучать электромагнитную волну, в которой электрическая и магнитная составляющие не будут сдвинуты относительно друг друга. Что прямо противоречит с нашими рассуждениями. Так?)
Ну, он говорит что сдвиг фаз зависит от поляризации
Математически это скорее всего так. Но физический смысл (как перетекает энергия) я не понимаю.
Вот эта логика тоже непонятна:
1.Получим поляризованное по кругу излучение с постоянной !!! мощностью.
2.А значит - будет сдвиг фазы между электрической и магнитной компонентами, и именно в четверть волны.
Как из первого следует второе?
Может, он просто перепутал? Ну там, старый стал, всё уже забывает...
Смотрите. Когда электрон движется по кругу, магнитная и электрическая составляющие находятся в равном положении. Ну и действительно, и скорость, и ускорение постоянны...
В случае же движения по прямой максимум магнитной составляющей будет приходиться на середину траектории движения электрона, где его скорость будет максимальной. Максимум же электрической составляющей будет в крайних точках траектории, где электрон будет неподвижен.
Что здесь не так?)
Когда электрон движется по кругу это же просто контур с током.
Магнитное поле по оси и все... Не должно быть излучения...
Нет, не просто. Там есть центростремительное ускорение.)
Ну, надо полагать вы имеете в виду то что в первом случае скорость и ускорение постоянны (производные будут равны нулю) а во втором случае изменяются периодически и только в этом случае возможны волны?
Я имею в виду, что при движении по окружности не будет сдвига фаз между векторами электрической и магнитной напряжённости. В случае же движения по прямой будет сдвиг на четверть периода.)
Там вообще фаз не будет. постоянные же величины.
Тээкс... Приехали!
Электрон, вращающийся по орбите вокруг атомного ядра, излучает или не излучает, да или нет?)
Нет, не излучает
Оч. хорошо. А протоны, несущиеся по кольцу Бака, излучают или нет?)
Хм... Ну эти да, эти могут
Центростремительное ускорение не скомпенсировано...
Ну так вот. Излучают и протоны на Баке, и электроны в рамочной антенне, и электроны в атоме... )
Не, так не честно :) (про электроны в атоме)
И потом вы уверены что в антенне излучают именно электроны?
У них скорость в металле тепловая, т.е. никакая.
Страницы