Узнав о производстве и распространении электромагнитных волн, я немного застрял в своем понимании того, как думать об электрических и магнитных полях, составляющих электромагнитную волну.
Я подумал, что, если кто-то пошлет электромагнитную волну в космос, в идеальный вакуум, где больше ничего нет. Как еще существуют электрические и магнитные поля ЭМ волны, если там ничего нет?
Я не уверен, прав ли я, говоря, что свет распространяется на фотографиях, так есть ли эквивалент фотона, в котором распространяются все электромагнитные волны?
Я понимаю, что электромагнитные волны самовоспроизводятся из-за взаимодействий между изменяющимися электрическими и магнитными полями, описываемых третьим и четвертым уравнениями Максвелла, но концептуально я застрял на том, что они собой представляют, если вокруг нет электронов или проводников.
Я надеюсь, что объяснил себя достаточно хорошо, и был бы очень признателен за новую точку зрения.
Вы подошли к давнему философскому вопросу: действительно ли поле «существует»? Мы не можем измерить поля.
Не существует прибора, способного измерить «поле». Прибор, который вы используете для измерения электрического поля, на самом деле основан на силах. Прибор обнаруживает электрическую силу, а затем выводит значение поле.
И везде куча зарядов. Сам измерительный прибор состоит из зарядов. Прибор измеряет силы между зарядами. Затем .
Я имею в виду, что мы не можем наблюдать поля, мы можем только обнаруживать их воздействие на материю.
Итак, вне зависимости от того, существуют они на самом деле или нет... реальность работает ТАК, как если бы они были настоящими.
А поле есть не что иное, как математическая идея. Это функция пространства,
За каждую точку в пространстве есть вектор в этой точке (если в этой точке нет заряда).
Итак, поля — это просто векторы в пространстве, точно так же, как вы изучаете геометрию в математике: есть идеальные объекты (точки, линии, плоскости...). Точно так же существуют векторы электрических сил, определенные в некоторой точке пространства.
И мы не можем наблюдать, что векторы, это математические конструкции. Мы можем наблюдать их воздействие на материю. Эти эффекты исходят от этого вектора? Мы не знаем, но это КАК ЕСЛИ они сделали.
Я понимаю, что электромагнитные волны самовоспроизводятся из-за взаимодействий между изменяющимися электрическими и магнитными полями, описываемых третьим и четвертым уравнениями Максвелла, но концептуально я застрял на том, что они собой представляют, если вокруг нет электронов или проводников.
люди, как и вы, застряли в начале 20-го века, думая, что электромагнитным волнам нужна среда . Но среду не удалось обнаружить, поэтому Эйнштейн сказал, что ее нет, а затем сказал, что это пространство-время.
Магнитная сила является релятивистским эффектом электрической силы, поэтому мы остаемся с электрической силой.
но я концептуально застрял на том, что они собой представляют, если вокруг нет электронов или проводников.
Электрическая сила — это такое же понятие, как и все в физике (что такое потенциальная энергия, вы могли бы задать аналогичный вопрос), и это понятие определяется ее эффектами (электрическая сила ускоряет заряженные частицы). Мне было бы больше интересно узнать, почему он прилипает к электронам, а не что это такое без него. Наконец, я сомневаюсь, что вы получите осмысленный ответ, который вы ищете, просто потому, что я не думаю, что мы еще понимаем, что находится ниже электромагнетизма, пока что это просто примитивный нерушимый кирпичик физики лего.
Электромагнитное излучение — это испускание фотонов возбужденными субатомными частицами. Свет от нагретой проволоки является примером стохастического излучения фотонов от возбужденных электронов в проводе.
Представление об электромагнитном излучении как о потоке квантов было побочным продуктом уравнения Планка для излучения абсолютно черного тела. Первоначально он не верил, что введенные энергетические пакеты были реальными частицами. Позже Эйнштейн интерпретировал фотоэлектрический эффект с существованием таких квантов, позже названных фотонами.
Если вы отойдете достаточно далеко от такого источника тепла или приглушите излучение с помощью фильтров, вы в конечном итоге будете измерять одиночные входящие фотоны. Их можно сделать видимыми с помощью фотоэмульсионных пластин или электронных устройств (чип ПЗС).
Давно известно, что свету не нужна среда. В противном случае свет от небесных тел не достиг бы нас. Свет распространяется в вакууме , каждый фотон распространяется.
Короче говоря, фотоны — это неделимые частицы от испускания до поглощения и рассеянные в пустом пространстве между испусканием и поглощением.
Тот факт, что фотоны состоят из электрической и магнитной составляющих поля, можно наблюдать в радиоволнах. Синхронно ускоренные электроны в антенне излучают фотоны с компонентами электрического поля, ориентированными параллельно антенне, и с компонентами магнитного поля, ориентированными перпендикулярно антенне. Герц был первым, кто измерил эти компоненты.
Как определить электрические и магнитные поля электромагнитной волны в вакууме?
В вакууме компоненты электрического и магнитного поля каждого фотона в ЭМ-излучении перпендикулярны направлению движения и перпендикулярны друг другу. Декартова система координат полезна для иллюстрации. Если X — направление распространения фотона, то Y и Z — направления компонент поля.
Для фотонов от тепловых источников направление пары YZ является случайным по отношению к X. Например, для радиоволн, лазеров на свободных электронах или циклотронного излучения составляющая электрического поля параллельна направлению ускорения участвующих электронов.
Анна В