Предупреждаю сразу, что мои статьи не о физике как таковой, а о промывании и компостировании мозгов в современной науке. Печальную ситуацию, сложившуюся в электродинамике, я использую только в качестве примера.
Идею о том, что свет представляет собой поперечную электромагнитную волну, выдвинул в середине XIX века Джеймс Максвелл – задолго до экспериментального обнаружения радиоволн, электронов и фотонов. С тех пор принято считать, что радиоволны – это всегда и во всех случаях поперечные волны.
Лично я с подобным широко распространенным мнением не согласен.
Рассмотрим в качестве контрпримера работу дипольной антенны (вибратора) в режиме излучения (рисунок 1): кроме поперечной волны она может создавать и продольно-поперечную радиоволну.
Рисунок 1. Излучение дипольной антенны в режиме передачи
Продольно-поперечная волна должна иметь вид, показанный на рисунке 2: колебания тока смещения I происходят вдоль направления распространения волны, а магнитное поле имеет вихревую форму. Длина волны на рисунке обозначена символом λ.
Рисунок 2. Продольно-поперечная радиоволна
Саму возможность существования подобной волны физики-теоретики в течение более ста лет признавать не хотят, так как не признают в качестве реального физического явления ток смещения: Альберт Эйнштейн в Специальной теории относительности решил избавиться от среды, а ток смещения – это ток поляризации среды, он не может существовать в пустоте. Теперь большинство теоретиков полагает, что ток смещения, это только формальный способ говорить об изменении электрического поля во времени.
Таким образом, существование продольно-поперечной радиоволны как физического явления нужно доказывать экспериментально, причем обычные штыревые, дипольные или рамочные антенны в качестве датчика для регистрации подобного излучения будут малопригодны, так как их проектируют для работы с поперечными волнами.
Как, гипотетически, должны быть устроены датчики, предназначенные для обнаружения продольно-поперечной волны?
Магнитную компоненту подобной волны можно попытаться уловить при помощи обычной катушки индуктивности, намотанной на ферритовое кольцо (рисунок 3).
Рисунок 3. Датчик на основе катушки индуктивности, намотанной на ферритовое кольцо
Электрическую компоненту продольно-поперечной радиоволны можно попытаться зарегистрировать с помощью плоского однослойного конденсатора (рисунок 4).
Рисунок 4. Датчик на основе плоского однослойного конденсатора
Здесь следует также отметить, что продольно-поперечная радиоволна должна обладать некоторыми интересными свойствами, например, способностью проходить сквозь экран из немагнитного металла (меди или алюминия) в том случае, когда направление распространения волны перпендикулярно поверхности экрана.
Сквозь металлические экраны проходят длинные и сверхдлинные поперечные волны, но в случае с продольно-поперечной волной ситуация иная: такая волна может проходить через экран даже при высокой частоте колебаний.
Ссылки на предыдущие статьи:
Ток смещения и Специальная теория относительности
Об иллюстрациях в учебниках по физике
Ловушки-заморочки в электродинамике
Комментарии
Измерительный преобразователь типа B-dot вас чем-то не устраивает? Давно работает в области регистрации излучения плазмы и ультракоротких импульсов вообще.
Ознакомьтесь на досуге. 2009.10722.pdf (arxiv.org), (PDF) Study of the B-Dot Sensor for Aircraft Surface Current Measurement (researchgate.net)
Про измерительный преобразователь на основе полосковой линии вы тоже, очевидно, не слышали?
Вот только за сто с лишним лет исследования радиоволн такой фокус еще никому не удался. Если бы получалось, то в качестве защиты для осциллографов в экспериментах не использовали бы алюминиевые ящики (стальные слишком тяжелые получаются).
Беда всех ваших предположений в том, что экспериментального подтверждения ваших фантазий не наблюдается, а ваши обвинения физиков, что они "не хотят поставить эксперимент" я вот уже какую заметку опровергаю наглядными примерами...
В своей предыдущей заметке я привел ссылку на статью, в которой рассматривался эксперимент по измерению тока смещения в сухом воздухе при атмосферном давлении.
К сожалению, любые эксперименты, результаты которых могут противоречить Специальной теории относительности, до сих пор ученые боятся проводить и боятся обсуждать.
С вашей точки зрения, ток смещения в вакууме – это реальное физическое явление или математическая фикция?
Обсуждение прошлой заметки лучше делать в прошлой заметке, чтобы не плодить сущностей. А вы там еще по поводу поляризации не ответили. Впрочем...
У меня нет мнения по поводу тока смещения в вакууме. Я недостаточно хорошо разбираюсь в этом вопросе, чтобы об этом рассуждать.
Это, кстати, по-моему, один из признаков профессионала. Он знает, о чем говорит, и знает, о чем говорить не будет.
А теперь вернемся к текущей статье. Прокомментируйте, пожалуйста, предложенные варианты сенсоров. Чем они отличаются от тех, которые, по-вашему, должны регистрировать ваши "продольно-поперечные волны" и почему, по вашему мнению, более чем полувековое использование таких датчиков к регистрации подобных волн так и не привело.
Я думаю над тем, как упростить эксперимент по обнаружению продольно-поперечных волн и снизить требования к используемому в эксперименте оборудованию от фантастических до вполне реальных. Желательно, чтобы оборудование было простым и дешевым, а датчики можно было при необходимости изготовить самостоятельно, из широко распространенных и общедоступных материалов.
На рисунке 2 в моей статье продольной компонентой радиоволны является ток смещения.
А как измерить силу тока смещения?
Насколько велика эта сила?
Как зависит сила тока смещения от частоты колебаний?
Как зависит сила тока смещения от силы тока в антенне?
На рисунке 2 "ток смещения" создает переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле создает электрическое поле. электрическое поле ловится штырем. не усложняйте. даже без электрического поля (что ваще дичь какая-то, но я в дичь тоже могу порассуждать)- без поля, чисто ток смещения в самом штыре (по определению "тока смещения") - вызывает разделение зарядов и превращается во вполне себе реальный ток, в обычной штыревой антенне. зачем городить какие-то тороиды и странные конденсаторы?
А что является поперечной, вихревое магнитное поле? Тогда она не поперечная. Вы просто представляете электромагнитную волну по аналогии тока в проводе.
На рисунке 2 показаны две компоненты волны: ток смещения (электрическая составляющая) – это продольная компонента, а вихревое магнитное поле – это поперечная компонента.
Эм.. Ну здорово. А как во времени меняется магнитное поле? Электрическое, я понял, колеблется туда-сюда, и при этом как-то всё таки перемещается более туда, чем сюда, это ладно... А магнитное? Сжимается-разжимается, как сфинктер? Да ещё и ерзает вперед-назад синхронно с электрическим?
Магнитное поле в данном случае пульсирует и смещается вдоль направления распространения радиоволны вслед за током смещения.
А не могли бы вы представить это в виде формулы. Ну, там, H(t) = ...
Как вам это видится?
С моей точки зрения напряженность магнитного поля должна быть прямо пропорциональна силе тока смещения в данной области пространства.
Как математически выражается напряженность вихревого магнитного поля? И через какой коэффициент она будет связана с силой тока смещения? Кстати, ток смещения, если я правильно помню, прямо пропорционален напряженности электрического поля через поляризуемость среды? Для вакуума она принимается равной единице, а для эфира?
Я считаю, что некая среда, через которую распространяются физические взаимодействия, должна быть даже в самом глубоком техническом вакууме. Соответственно, ее поляризуемость непосредственно определяет поляризуемость вакуума.
"Я считаю" ,"я верю"... Слабоваты аргументы.
С другой стороны - огромный набор экспериментальных данных, вполне годно описываемый в рамках текущей теории и отсутствие очевидных пробелов в описании этих экспериментов.
Вы путаете поведение среды и поля. Не смещается поле никуда.
Так, подождите. Что-то до меня дошло... Если в вашем рисунке направление электрического тока в пучке периодически меняет направление (а по вашему рисунку это так), то, значит, магнитное поле тоже должно... менять знак? Следовательно, в какой-то момент времени "скорость частиц тока смещения" должна проходить через ноль, и в этот же момент должна равняться нулю напряженность вихревого магнитного поля. То есть в какой-то момент времени энергия вашей волны должна равняться... нулю? А затем, когда, согласно рисунку, "частицы тока" летят обратно (ну, это видимо для того, чтобы была частота колебаний, волна, правильно?) энергия волны становится... отрицательной? Это же вы апеллировали к закону сохранения энергии, да, а теперь вы предлагаете его... временно упразднить?
В поперечной электромагнитной волне, где есть запаздывание между электрической и магнитной составляющей, этой проблемы нет - там всегда есть одна из составляющих, которая и переносит энергию.
Нет, пишите ещё, умоляю. Давно я так не смеялся.
О, ещё смешнее увидел. Волна у вас, значит, распространяется со скоростью света, правильно, от этого вы пока, надеюсь, не отказываетесь? Значит, в процессе осцилляций эти ваши "частицы тока смещения" должны лететь со скоростью в два раза больше скорости света - ну, чтобы когда они обратно пролетели, свою волну-то догнать, верно я понял ваши изображения?
А вы вообще от физики хоть что-то оставите? Ну там, связь времени, пути и скорости, хоть в школьном варианте...
Ток смещения – это ток поляризации частиц среды, они никуда не движутся, просто временно деформируются.
А разве "ток" это не движение заряженных частиц, я что-то пропустил? Почему у вас там тогда стрелочки нарисованы? Это не движение частиц среды, это... что?
Как деформируются частицы среды? Какой примерный размер этих частиц? Почему эти "частицы среды" не регистрируются физическими методами, не участвуют в гравитационном и прочих взаимодействиях? Эти частицы среды распределены по пространству абсолютно равномерно, или у них есть градиент концентрации? Если этот градиент концентрации присутствует, как он повлияет на прохождение электромагнитных волн, ведь "растолкать" больше частиц будет труднее? Если этот градиент концентрации не существует, как повлияет на скопище этих самых "частиц среды" предположим, черная дыра?
Вы можете изобразить форму частицы среды в "уплотнении" и "разряжении" поля? Как вы объясните именно такую форму?
Как трудно отвечать на кучу глупых вопросов, правда?
Трактат Максвелла «Избранные сочинения по теории электромагнитного поля» имеет очень большой объем именно потому, что Максвелл начал с разбора работ предшественников, и, в частности, того, как они представляли себе процесс поляризации частиц среды.
После того, как Эйнштейн выбросил среду (эфир) из СТО, обсуждение механизма поляризации этой самой среды прекратилось.
А на вопросы, на вопросы-то вы можете ответить? Или вы у нынешних учёных научились не замечать неприятных вопросов и делать вид, что на глупые вопросы отвечать не намерены? Так это не лучшее, чему вы могли у них научиться)
На один из вопросов ответить могу: распределение частиц неравномерное.
Несжимаемый и неподвижный эфир, свободно проходящий сквозь физические тела и не оказывающий никакого сопротивления их движению – это примитивная, откровенно халтурная и абсурдная модель среды, придуманная в начале XIX века.
Среда определенно сжимаема и подвержена действию гравитации, что доказывается эффектом гравитационной линзы.
Среда малоподвижна, но увлекается планетой Земля и сквозь планету не проходит, что было вполне убедительно доказано экспериментами Майкельсона и Морли.
А повышенная плотность частиц эфира не создает препятствий распространению электромагнитных волн? Разве не должна наблюдаться неоднородность прохождения волн через разные среды и, как следствие, интерференция при огибании областей различной плотности эфирных частиц?
А, кстати, об интерференции - как будет выглядеть интерференция этих ваших продольных электромагнитных волн? Будет ли наблюдаться интерференция их с поперечными (они же у вас продольно-поперечные)? Эффект Керра, предположим, будет в результате этой вашей продольной волны возбуждаться? Он тривиально отслеживается лазерным излучением, есть вполне себе отработанные методики. Кстати, и замедление электромагнитных волн на неоднородностях плотности эфира также должно регистрироваться... да хотя бы тенеграфией оно должно регистрироваться! Есть у вас объяснения, почему за две сотни лет астрономических наблюдений таких эффектов не было найдено?
Ответов на эти вопросы, традиционно, не жду. Но подсветить бездну вашего незнания в вашей собственной области, мне кажется, полезно.
вот зачем опять врать? Эксперименты Майкельсона и Морли убедительно и со всей научной строгостью доказали, что эфирный ветер есть! В гугле забанили? какие проблемы найти сканы оригинальных работ и посмотреть- че они там на самом деле намеряли, Майкельсон этот с Морли. Намерили ветер. Вдоль движения и поперек движения показания РАЗНЫЕ! только величина эффекта- 1/6 от ожидаемой. должно было быть 30 км/с, а намеряли 5! А раз так- то эфир должен быть жидким, раз увлекается Землей- значит течет! раз увлекается- значит взаимодействует с веществом! а должен быть не взаимодействующим. и раз жидкий- то не может быть поперечных волн, как раз должны быть продольные! а наблюдаются именно поперечные! вот тут-то и случилась засада. не сошлось ничего, и пришлось отказываться от эфира и делать вид, что намерили не 1/6, а вообще ноль. не те основы шатаете, дилетанты.
Единственное,
так это волновая природа света. Что, в общем-то не ставилось под сомнение и до их эксперимента.
Ничего другого их установка обнаружить в принципе не могла. Подробности у Замятина и Акимова.
Это не смешно.
Вот видите, размышления на заданную тему привели Вас к обретению лучшего логического построения.
В журнале "Юный Техник" когда-то была рубрика: "Один профан спросил - и озадачил мудреца."
мне кажется, вопрос еще проще- если у "продольной волны" есть электрическая составляющая- то с какого рожна ее не может регистрировать обычный штырь? ведь штырь регистрирует электрическую компоненту поля, и ему совершенно без разницы, каким образом эта компонента родилась в этом штыре- от продольной ли волны, от поперечной ли, от поляризованной или нет. А тут особый сенсор подавай, видите ли.... Физики мозги промывают, предрассудки и все такое, когда в обычном штыре есть Е- есть сигнал, нет Е- нет сигнала.
Вот и появился еще один интересный вопрос: какую компоненту радиоволны на самом деле регистрируют штыревые и дипольные антенны: электрическую или магнитную?
В каких экспериментах это проверялось?
Штыревые - электрическую, кольцевые - магнитную. Просто из теории колебаний.
Проверяется тривиально. Антенны поляризационно чувствительны. Повернул штырь на 90 градусов - нет сигнала. Значит ловит электрическую составляющую. Повернул рамку на 90 градусов - нет сигнала. Значит ловит магнитную...
Проблема такого эксперимента со штырем как раз в том, что он поворачивается и относительно магнитного поля, так что результат получается неубедительным.
Хрень несете. Если генератор подключен к вибратору, как излучающей антенне линейной поляризации, то второй вибратор, подключенный к приемнику, будет принимать максимум сигнала (электромагнитной волны), когда будет параллелен передающему и расположен напротив его центра. Если в этой же позиции приемный разверуть на 90, то сигнал будет слаб - поляризации линейно поляризованных электромагнитных волн станут перпендикулярными (но небольшой сигнал будет, так как кросс-поляризационная составляющая все же присутствует из-за физически ненулевого радиуса вибратора). Если вибраторы разместить соосно и без смещения, на одной общей оси, приемный можно крутить как угодно - сигнал опять будет слаб, но не из-за поляризационной развязки, а из-за нахождения приемного вибратора в минимуме диаграммы направленности передающего.
Хрень несет топикстартер. А я в силу скромных познаний пытаюсь с достаточным уровнем абстракции ему это объяснить. Кроссполяризацией при этом, конечно, пренебрегая.
не надо так чушь пороть, ей больно. Все антенны регистрируют электрическую компоненту. Электрическое поле создает ЭДС в антенне, которая создает токи в этой же антенне, которые затем усиливаются и обрабатываются усилительной электроникой. Электрическое поле влияет на покоящиеся заряды в приемо-передающих элементах антенны. Магнитное поле воздействует только на движущиеся заряды, и чтоб сделать антенну, чувствительную к магнитному полю- Вам надо, условно, взять пучок электронов, разогнать его и начать смотреть- закручивает их траекторию или нет- тогда Вы будете наблюдать действие магнитного поля. но это технически дофига через чур сложно. поэтому простой кусок провода, чувствительный к электрическому полю. Рамочную антенну не надо мне тут щас приводить- магнитное поле своим ротором создает вихревое электрическое, а уже это электрическое разгоняет электроны в витках рамки, создавая токи и падения напряжений, которые потом распространяются по фидерам и к которым чувствительны входы усилительных каскадов приемников.
Вы могли бы прямо здесь красиво и бесповоротно унизить "физиков-теоретиков, не желающих признавать", если бы просто одной строчкой текста (!) привели решение для вашей "продольной волны".
вот для поперечной Максвелл нашел это решение и привел его одной строчкой! E(r,t)= e0*Em*cos(w(r*e3/c-t)), B(r,t)= (1/с)e1*Bm*cos(w(r*e3/c-t)). (r- пространственная координата, e1,e2,e3- единичные орты системы координат, Em Bm- амплитуды составляющих). И все! потом немного подумал, и сообразил, что любая суперпозиция таких решений тоже есть решение, и из плоской поляризованной поперечной волны тут же нашел комбинацию, дающую кругополяризованную волну, наличие кругополяризованных волн сразу подтвердили исландским шпатом экспериментально, придумали всякие четверть-волновые пластинки, поляризационные фильтры и прочее. Но Максвелл не смог найти ни одного решения, в котором направление распространения волны совпадало бы с направлением хоть одной из компонент поля- у него получилось, что волна всегда распространяется вдоль векторного произведения EхB. Все, что Вам надо- так это вместо этих Ваших детских картинок и отсылок "не о физике, а о промывании мозгов"- просто привести решение, в котором направление распространения не будет ортогонально хоть одной из компонент поля- и все! Понимаете? на это вообще все! и я, и Кобольд, и все остальные Ваши критики просто утремся, вынужденно и безапеляционно. Так че, сможете?
Я не верю в непогрешимость Максвелла именно потому, что при использовании придуманной им системы уравнений в среде (светоносном эфире) допускалась возможность только поперечных колебаний.
Поперечные колебания в некоторой среде возможны, а продольные при этом невозможны?
Не верю!
Неправдоподобно!
Так вы всё это пишете только потому, что это не совпадает с вашей Верой?
Религия Светоносного Эфира и Продольных Электромагнитных Волн как Пророка Его...
Как я неоднократно уже писал в начале своих заметок, при обсуждении предрассудков спор ведется именно о вере – по самому определению термина «предрассудок».
В идеи, внушенные в детстве, люди верят слепо, поэтому не спешат их перепроверять.
Экспериментальная проверка реальности существования тока смещения в вакууме, например, началась сравнительно недавно, спустя полтора века после того, как Максвелл выдвинул свою гипотезу о подобном токе.
Вы слишком плохо знаете историю физики, чтобы говорить о том, что "экспериментальная проверка началась недавно". На что я вам неоднократно указывал.
Так конкретного результата, который убедил бы всех в реальности существования тока смещения в вакууме или его отсутствии до сих пор нет.
Если проверка ведется давно, то почему результата нет?
Экспериментально не зарегистрирован, это является результатом? Или для вас, как для верующего в ток смещения, любой отрицательный результат есть только доказательство плохо поставленного эксперимента?
Экспериментаторы-то как раз регистрируют ток смещения, это теоретики в него не верят: существование тока смещения в вакууме логически несовместимо со Специальной теорией относительности.
Это вы про тех криволапов из предыдущей статьи? Которые моделью эфира выбрали сухой воздух? И в качестве датчика использовали катушку скотча?
Ну хорошо, теперь надо поставить эксперимент, в результате которого доказать, что зарегистрированный ими эффект не обусловлен влиянием воздуха...
ну приплыли. То у нас физики боятся, то ошибаются, а теперь это все псу под хвост, и все дело в том, что kgv просто не верит?
ну и допустим, ну не веришь ты- ну и ладушки- демократическое правовое государство, имеешь право. Ну альтернативу-то представь! Я Вам даже подскажу- уравнения Максвелла очень похожи на уравнения механики сплошной среды! а в механике сплошной среды-то есть и продольные и поперечные волны! бинго! пишите свою электродинамику, в которой будут уравнения с продольными волнами, и не морочьте людям головы с "верю- не верю". Тьфу, так позорно слить всю идею... слов нет, одни эмоции.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Вы хронически путаете графическое изображение фазы компоненты поля с направлением его распространения. Я эту новость уже тут Вам сообщал.
У вибратора (диполь) излучает линейно поляризованное поле, пространственное распределение которого имеет минимум вдоль оси вибратора. Его, вульгарно выражаясь, в этом направлении очень мало. Практически, чистая геометрия, ничего личного.
Поперечная волна вдоль оси вибратора не распространяется.
А продольно-поперечная волна, связанная с током смещения?
С вашей точки зрения, ток смещения в вакууме – это реальное физическое явление или математическая фикция?
В первом приближении вибратор вообще не излучает вдоль оси (не совсем так, зависит от физической толщины вибратора, реальной конструкции и его электрического размера). И уж тем более, никакой "продольной" волны не излучает, ни вдоль, ни поперек.
Вот тут интересный вопрос. концы вибратора заряжены? заряжены. Разноименным зарядами? разноименными. дипольный момент у него есть? Есть. значит, вдоль оси есть электрическое поле диполя, которое убывает пропорционально кубу расстояния- то есть, очень быстро убывает, но оно все равно есть. диполь меняется? да. значит, и это дипольное поле тоже меняется, и значит- вдоль оси вибратора должны (!) распространяться колебания этого поля, затухающие тоже как куб расстояния (но не нулевые! а диаграмма направленности диполя вдоль оси строго нулевая!- расхождение однако). Но че-то пока наши критики до этой идеи не добрались и принципиально играют в какой-то недоученный детский сад.
Никакие концы вибратора ничем не заряжены. Если вибратор симметричный, то к разрыву в его центре приложен источник напряжения (порт), далее распределение тока определяется длиной вибратора, его толщиной, особенностями конструкции - не так-то просто возбудить абсолютно синфазно и равноамплитудно плечи симметричного вибратора. Никаких дипольных моментов нет, это железка, возбуждаемая в центре, и излучающая в пространство, сообразно своим размерам.
Страницы