Содержат ли электромагнитные волны электроны?

Я понимаю, что электромагнитные волны представляют собой колеблющиеся электрические и магнитные поля. Но не означает ли это, что сама волна содержит заряженные частицы, генерирующие поля?

Нет, электромагнитные волны не содержат электронов ни в одной модели физики.
Электрон создает электрическое поле, простирающееся до бесконечности, хотя это всего лишь точечная частица. Это означает, что электрическое поле не обязательно должно содержать электроны, чтобы существовать. Если электрон будет колебаться, электрическое поле вдали также будет колебаться.
> Содержат ли электромагнитные волны электроны? Что ж, это может быть натяжкой, но, вероятно, можно дать утвердительный ответ, ссылаясь на поляризацию вакуума .
@akhmeteli это зависит от вашего определения «содержать». Квантовая теория поля — успешная математическая модель, но виртуальные частицы — это всего лишь математические формулы для отслеживания законов сохранения на диаграммах Фейнмана.
@annav: Все зависит от определений, но поляризация вакуума зависит от массы и заряда электрона, насколько я знаю.

Ответы (6)

Нет. Электромагнитная волна — это возмущение в электромагнитном поле , содержащее электрическое поле, изменяющееся во времени, сопровождаемое магнитным полем, меняющимся во времени, и возмущение распространяется. Когда возмущение проходит мимо, ничего не остается, а внутри возмущения поля (того, что мы называем волной) в любое время нет заряженных частиц или маленьких магнитов.

Я предполагаю, что путаница здесь в том, что прибойные волны «содержат» воду. Но волны прибоя — это своего рода «каменные волны», если это имеет смысл.

Это зависит. Электромагнитные волны возможны в вакууме и довольно многочисленны. Они не связаны с зарядом или распределением тока. В прозрачной среде, такой как стекло, электромагнитные волны содержат заряды, которые при синхронном движении вносят свой вклад в характер волн. Плазменные волны и поляритоны поверхностной плазмы также содержат заряды.

Нет. Электромагнитные волны на самом деле ничего не «содержат». Классически вы можете описать их как возмущения электрического и магнитного полей в пространстве, которые находятся в определенном соотношении (например: они удовлетворяют уравнениям Максвелла и уравнению Даламбера, также известному как волновое уравнение). Электромагнитная волна может быть описана как один (или несколько) фотонов в квантовом подходе. В любом случае, они не содержат электронов. Однако они взаимодействуют с электронами: электрическое поле волны действует на электроны с силой, и если они движутся, они будут испытывать силу Лоренца из-за магнитного поля волны.

Канонический ответ — нет : электромагнитное поле само по себе является разновидностью материи, отличной от того, что мы обычно воспринимаем как материю в терминах частиц, таких как электроны, протоны и т. д.

Эфир
Упомянутая выше современная точка зрения не всегда была общепринятой: было много попыток моделировать электромагнитные волны как движения особой субстанции, называемой Светоносным эфиром или просто эфиром, что уподобляло бы эти волны волнам в воде. Популярную дискуссию можно найти, например, в книге Жюля Верна « С Земли на Луну» (или «Вокруг Луны» — не помню, какую именно, просто я был ошарашен, прочитав ее как серьезную дискуссию).

Вакуумная поляризация
@akhmeteli в комментариях указал, что в КТП труднее отличить электромагнитное поле от электронов:

Содержат ли электромагнитные волны электроны? Ну, это может быть с натяжкой, но, вероятно, можно дать утвердительный ответ, ссылаясь на поляризацию вакуума.

Поляризация среды
Наконец, если электромагнитная волна распространяется в среде, она вызывает поляризацию (в простейшем случае представленную диэлектрической проницаемостью ϵ ), что связано с дополнительным полем, создаваемым электронами, смещаемыми полем. Опять же, строго говоря, поле не содержит электронов, но они часто неразделимы.

Как ни странно, они не содержат электронов, а на самом деле состоят из фотонов — даже тех волн, которые не имеют частоту, известную нам как видимый свет.

Вот источник из Nasa.gov -

. _

Каждое тело выше нуля Кельвина излучает фотоны. Электромагнитное излучение представляет собой сумму всех фотонов, испускаемых возбужденными субатомными частицами. В основном это тепловое излучение.

Электромагнитные волны представляют собой особую форму электромагнитного излучения. Синхронное и периодическое ускорение электронов на поверхности проводника приводит к излучению поляризованных фотонов. Это излучение имеет периодический максимум фотонов — это распространяющаяся волна.

Дело в том, что каждый фотон является неделимой частицей, движется в вакууме с одной и той же скоростью c и имеет осциллирующую составляющую электрического поля и осциллирующую составляющую магнитного поля. Фотоны поддерживают себя своими колеблющимися полями. Им не нужна никакая среда для существования. Наоборот, всякая материя на пути фотона приводит к поглощению фотона субатомными частицами.