Являются ли электромагнитные волны поперечными?

Говорят, что электромагнитные волны представляют собой колебания электрического и магнитного поля, перпендикулярные друг другу и направлению распространения волны и, следовательно, поперечные.

Однако рассмотрим заряженную частицу, колеблющуюся вдоль оси x без движения по осям y и z. Пусть это будет точка O. Рассмотрим точку P, в которой мы рассматриваем электрическое поле, вызванное зарядом. Когда частица движется от О к А, электрическое поле в точке Р увеличивается. И когда он переходит от О к В, электрическое поле в точке Р уменьшается на такую ​​же величину. Поскольку заряженная частица находится в СГМ, электрическое поле в точке P будет изменяться синусоидально. Однако переменное электрическое поле также направлено по оси X. И волна тоже распространяется в этом направлении. Итак, получается продольный. Однако, поскольку изменение магнитного поля будет перпендикулярно направлению электрического поля, оно также будет перпендикулярно направлению распространения волны. Так что волна должна быть частично продольной и частично поперечной.введите описание изображения здесь

Это утверждение неверно: «оно (магнитное поле) также будет перпендикулярно направлению распространения волны. Поэтому волна должна быть частично продольной и частично поперечной», из-за симметрии. Из-за симметрии нет предпочтительного направления, перпендикулярного оси X, на которое указывало бы магнитное поле.

Ответы (2)

Вы правы в своем наблюдении электрического и магнитного полей в точке Р. Это, однако, рассмотрение так называемого ближнего поля колеблющегося заряда. Ближнее поле не представляет собой свободно распространяющееся электромагнитное поле. Чтобы получить свободно распространяющееся (дальнее поле) электромагнитное поле, вы должны учитывать расстояния, намного превышающие длину волны, соответствующую частоте колебаний. Тогда вы увидите, что распространяющееся поле представляет собой поперечные ЭМ волны.

Примечание добавлено позже: независимо от расстояния ближнее поле (электрическое и магнитное) затухает как 1 / р 2 и дальнее поле затухает как 1 / р , соответствующие распространяющимся электромагнитным полям. Таким образом, на достаточном расстоянии от источника преобладает дальнее поле.

Если вы посмотрите на электрическое поле, полученное из потенциала Лиенара-Вихерта (см. Википедию, https://en.wikipedia.org/wiki/Liénard-Wiechert_potential ) точечного заряда, движущегося (ускоряющегося) в направлении x, есть только компонент ближнего поля в направлении x на любом расстоянии и без компонента дальнего поля. В частности, отсутствует поперечное электрическое или магнитное поле.

но в принципе точка P может быть сколь угодно далеко...
Да, но не будет электромагнитной волны, испускаемой в направлении x, потому что это направление колебаний заряда. Вам также пришлось бы использовать запаздывающие потенциалы для электрического поля.
Но почему волна не будет излучаться вдоль оси x.
Ваш ответ не является неверным, но я не думаю, что ваш аргумент верен, потому что в вопросе нет ничего, что предполагало бы, что P находится в ближнем или дальнем поле.
@ZeroTheHero - независимо от расстояния ближнее поле (электрическое и магнитное) затухает как 1 / р 2 а дальнее поле, соответствующее распространяющимся электромагнитным полям, затухает как 1 / р . Если вы посмотрите на электрическое поле, полученное из потенциала Лиенара-Вихерта точечного заряда, движущегося (ускоряющегося) в направлении x, вы увидите, что в направлении x на любом расстоянии присутствует только компонент ближнего поля, а компонент дальнего поля отсутствует. (См. Википедию) В частности, нет ни поперечного электрического, ни магнитного поля. Это отвечает на вопрос ОП!
Вы должны включить элементы своего комментария в свой ответ, так как я думаю, что он определенно лучше вашего оригинала.
Я мог бы добавить: я полностью согласен с тем, что даже для диполя Герцта никакая энергия не распространяется в направлении диполя; грубо говоря, это потому, что правило правой руки утверждает, что не может быть магнитного поля в направлении тока, так что вектор Пойнтинга вдоль Икс ^ (в настройке ОП) будет 0 в дальнем поле, следовательно, нет распространяющейся волны.
@ZeroTheHero - Спасибо! Я расширил ответ в этом смысле.

Если я правильно понял вашу геометрию, у вас может возникнуть путаница в языке.

Система, которую вы описываете, не излучает никакого «электромагнитного излучения » вдоль оси своего движения. Вот что обычно имеют в виду, когда говорят об «электромагнитных волнах»: «волны» вызывают что-то, что может перемещаться далеко от своего источника.

Да, там есть изменяющиеся Е (вдоль оси) и В (вокруг оси) поля, но это не то, что люди имеют в виду, говоря об «электромагнитном излучении»: это не радио, не свет и т. д.

Формально это связано с тем, что поля в дальней точке падают как 1 / р 2 , что, в свою очередь, происходит потому, что они возникают только из-за исходной частицы.

Когда поля создаются в правильной конфигурации ЭМ-волн, они самоусиливаются: поля на расстоянии создаются и, следовательно, усиливаются полями на расстоянии, поэтому они исчезают только по мере того, как 1 / р , следовательно, путешествовать по свободному пространству. Это то, что мы называем излучением, составляя обычное представление об электромагнитных волнах.

Являются ли электромагнитные волны поперечными?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v