Релятивистское объяснение излучения

Я снова задаю этот вопрос в более простой и краткой форме.

Уравнения Максвелла можно вывести с помощью специальной теории относительности, исходя из закона Кулона. Поэтому все явления классической электродинамики в принципе могут быть объяснены релятивистскими соображениями.

Простой пример того объяснения, которое я ищу: почему электрическое поле движущейся частицы похоже на поле неподвижной частицы, но «сплющено» в направлении скорости? Ответ: Потому что согласно специальной теории относительности силовые линии стационарного заряда могут испытывать лоренцево сокращение, если смотреть из движущейся системы отсчета.

Теперь более сложный вопрос состоит в том, чтобы объяснить излучение с помощью релятивистских аргументов. На этот вопрос частично дан ответ в нескольких темах здесь (см. эту или эту ), по крайней мере, в случае мгновенного импульса и ускорения, сопровождаемых некоторыми красивыми картинками. Однако эти посты не могут объяснить в релятивистских терминах, почему силовые линии ведут себя таким своеобразным образом на фронте излучения. Я думаю, что «Эй, ребята, босс движется, поправляйтесь» можно было бы уточнить. «Эй, ребята, босс разгоняется, как, черт возьми, нам перестроиться?»

Что именно происходит, когда заряженная частица ускоряется, и почему после ускорения фронт излучения ведет себя столь своеобразно, продолжая искажаться все больше и больше по мере своего распространения. Вот хороший апплет для изучения явления: Поле движущейся частицы . А вот снимок из этого апплета, где частица двигалась, замедлялась и теперь стоит на месте: [замедляющая частица]. Обратите внимание на странную форму линий поля в области, где получена новость «босс движется».

Я ищу эвристическое объяснение специальной теории относительности. Должен быть один , так как уравнения Максвелла могут быть получены с помощью специальной теории относительности и закона Кулона. Если это упростит задачу, измените частицу на бесконечную заряженную стену. Он будет излучать более простым способом.

Это лучшее, что я могу сделать, но я должен прибегнуть к общей теории относительности: скажем, заряженная стена начинает ускоряться параллельно самой себе. Он будет «думать, что находится в гравитационном поле», и поэтому увидит кривую силовых линий, поскольку гравитация искривляет пространство-время. Как только он перестанет ускоряться, он должен увидеть, как силовые линии снова идут прямо. Но новости об интервале ускорения будут продолжать колебаться дальше в пространстве, как искривление пространства-времени. Что-то не так с этим аргументом? Можешь придумать лучше?

Помогите пожалуйста, буду очень признателен. Если вы не понимаете, пожалуйста, спросите меня, и я сделаю все возможное, чтобы прояснить. Спасибо.

> «Уравнения Максвелла можно вывести с помощью специальной теории относительности, исходя из закона Кулона». Это заблуждение. Законы электромагнетизма гораздо более общие, чем это может подразумевать специальная теория относительности и электростатика, они выводятся на основе опыта. Вы не можете вывести справедливость закона Гаусса для общего электрического поля только из специальной теории относительности и закона Кулона.
, этот пользователь не активен с 2015 года, я просто хочу подчеркнуть: глядя на следствия теоретической модели физики, нужно понимать, что "законы" - это дистилляты наблюдений и аксиомы, которые необходимо выбирать из общих решений волновые уравнения, которые описывают данные и предсказывают новые данные. Закон индукции, который хочет объяснить ОП в комментарии, не может быть объяснен, это выбранная аксиома для математической модели, используемой при выводе уравнений Максвелла. en.wikipedia.org/wiki/…
Специальная теория относительности уже является частью ЭМ! Эйнштейн просто (!) перенес эту симметрию в классическую механику.
Почему электрическое поле движущейся частицы похоже на поле неподвижной частицы, но «сплющено» в направлении скорости? Ответ: Потому что согласно специальной теории относительности силовые линии стационарного заряда могут испытывать лоренцево сокращение, если смотреть из движущейся системы отсчета. Я не думаю, что этот аргумент действительно работает. Сокращение Лоренца имеет место для физического объекта и выражается по сравнению с системой покоя объекта. Электрическое поле не является физическим объектом и не обязательно имеет систему покоя, хотя может существовать система, в которой Б "=" 0 .

Ответы (2)

Однако эти посты не могут объяснить в релятивистских терминах, почему силовые линии ведут себя таким своеобразным образом на фронте излучения.

Это всего лишь закон Гаусса. Закон Гаусса гласит, что линии поля начинаются и заканчиваются только на зарядах. Поскольку на фронте излучения нет зарядов, силовые линии не могут там начинаться или заканчиваться; они должны соединиться.

Давайте изучим эту анимацию

Скажем, там все происходит в большом бассейне с водой.

Особо обратимся к области, оставленной заряду, где силовые линии расходятся друг от друга. Молекулы воды ориентированы определенным образом, и при уменьшении напряженности поля молекулы поворачиваются определенным образом, а значит, заряды молекул ускоряются определенным образом.

Когда один положительный заряд ускоряется на запад, близлежащие положительные заряды имеют тенденцию ускоряться на восток. Это явление называется индукцией, или, по крайней мере, основная идея такова.

Почему возникает изгиб на линии поля? Рядом с той областью, где находится поворот, есть ускоряющие заряды. Эти ускоряющие заряды создают электрическое поле в этой области.

Если нас интересует механизм явления индукции, это также можно увидеть на анимации.

Итак, теперь я надеюсь, что мы объяснили все, что происходит в анимации, включая излучение, так как был заряд, который ускорялся.

ссылка на анимацию отсутствует
@ user7072 Спасибо. Но... индукция является частью явления, которое я прошу здесь объяснить. Это также зависит от понимания того, что происходит, когда заряды ускоряются. Во-вторых, молекулы воды будут поворачиваться именно так, ПОТОМУ ЧТО ускоренная частица создает определенное электрическое поле. Поэтому я боюсь, что этот ответ носит круговой характер. Но все равно спасибо!
Может быть, задать вопрос: "как индукция объясняется относительностью". Я мог бы ответить. Ответ может быть таким: «линия ускоряющего поля указывает в таком направлении, что возникает эффект индукции». Хорошо, это не очень хороший ответ, так как я не знаю, как индукция следует из теории относительности.
Индукция @stuffu — это закон наблюдения, аксиома электродинамики.
Релятивистское объяснение излучения
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v