Электромагнитные волны

[valy378]

Здравствуйте! Я учусь в школе,и недавно у нас была тема - электромагнитные волны.
В учебнике сказано $\vec{B}$ - характеристика магнитного поля.
А $\vec{E}$ - это напряженность электрического поля.
И вот они колеблются синхронно,перпендикулярны друг другу,и создается электромагнитная волна.
А я не понимаю,меняются значения характеристик,и частица из-за этого колеблется? Как она вообще движется(её траектория)?

И еще вопрос,на рисунке обозначены оси x,y,z-они соответствуют B,E и v?
v -это скорость?Т. е разные значения в зависимости от скорости?
P.S Извините,если вопросы глупые,просто хочется разобраться.
Буду очень благодарен,если поможете разобраться.
Искал в интернете,а мне всякие антинаучные "теории эфира".

[Munin]

valy378 в сообщении #1101109 писал(а):

А я не понимаю,меняются значения характеристик,и частица из-за этого колеблется? Как она вообще движется(её траектория)?

Частица никакая не колеблется. Частица никуда не движется. Частицы вообще нет!!!

Есть поле в пространстве. Оно есть в любой точке $(x,y,z).$ Для простоты, здесь нарисовали поле в точках только на оси $Oz.$

valy378 в сообщении #1101109 писал(а):

И еще вопрос,на рисунке обозначены оси x,y,z-они соответствуют B,E и v?

Если волна бежит вдоль оси $Oz$ (в положительном направлении), то да.

Только вектор $\vec{B},$ как вы видите, направлен в отрицательную сторону оси $Ox.$

valy378 в сообщении #1101109 писал(а):

v -это скорость?Т. е разные значения в зависимости от скорости?

Нет, разные значения в зависимости от точки в пространстве. И разные значения в зависимости от времени. С течением времени, вся эта картинка "смещается" в сторону, которую указывает скорость.

Можно найти в интернете мультики, где это показано более наглядно и в движении.

[valy378]

Спасибо! Вроде понял. На графике визуализация поля.Но как мне представить это все для заряженной частицы? Когда были механические колебания,звук -было понятно,что колеблется и как. А тут...

[Munin]

valy378 в сообщении #1101130 писал(а):

Но как мне представить это все для заряженной частицы?

А что значит "для заряженной частицы"? Её тут вообще нет.

Если вас интересует, как волна излучается, то это отдельный вопрос и другие картинки...

Вот, например, дипольная антенна (в каком-то смысле простейшая, но всё-таки не одна заряженная частица):



Здесь электрический заряд колеблется вверх-вниз. Когда он меняется местами, по проводу идёт ток (стрелочки). Ток тоже, таким образом, колеблется туда-сюда в двух направлениях. Электрический заряд создаёт электрическое поле. Ток создаёт магнитное поле. Вот так, в целом, они и испускают электромагнитную волну.

Одиночная заряженная частица тоже создаёт и электрическое поле, и когда движется - магнитное поле. И если она будет колебаться, то эти поля станут переменными и "побегут" от частицы вокруг во все стороны.

[valy378]

Спасибо,теперь все! разобрался

[Munin]

Тут есть некоторые тонкости, которые я умышленно "замёл под ковёр". Просто чтобы их хорошо объяснить, нужен не школьный уровень, а где-то 2-3 курс вуза, знакомство с курсом уравнений математической физики.

[Tell Wilhelm]

А вот мне интересно, как же будет выглядеть картина для одиночного заряда, допустим электрона. Вот, если у нас в отсутствие внешних полей при температуре $0K$ находится электрон в вакууме. Про вакуумные флуктуаций забудем. Этот электрон имеет отрицательный известный заряд, что формирует электростатическое поле, уходящее в бесконечность. Теперь, если мы возьмем и толкнем механически электрон. Он будет двигаться с определенным ускорением. Что будет с полем? Раз, электрон движется, то мы можем говорить о некотором токе. Причем, ток постоянный. Получается, что генерации электромагнитных волн в понимании классической электродинамики нет. Но, что же будет видеть какой-нибудь наблюдатель на первоначальном расстояние $r$ от этого электрона? Все-таки, поскольку электрон движется и расстояние изменяется, то величина наблюдаемого значения напряженности поля тоже будет изменяться, причем это изменение будет наблюдаться не мгновенно, а с некоторой задержкой, обусловленной конечностью скорости света. Да-к это будут волны? А вот потом бы хотелось на все это взглянуть с позиции фотонов

[arseniiv]

Tell Wilhelm в сообщении #1101341 писал(а):

Причем, ток постоянный.

А вот и нет. Какую площадку мы ни возьми, электрон будет проходить через неё только одно мгновение. Ток в результате явно не постоянный (и будет дельта-функцией). С плотностью тока ещё интереснее, потому что она определена во всём пространстве-времени, и потому на ней отразится ускорение, с которым двигается электрон.

А вообще берутся уравнения Максвелла и решаются. Мимо них в любом случае не пройти.

Tell Wilhelm в сообщении #1101341 писал(а):

А вот потом бы хотелось на все это взглянуть с позиции фотонов

Нет уж, раз с классикой всё так плохо, фотоны придётся отложить.

[Munin]

Tell Wilhelm в сообщении #1101341 писал(а):

Причем, ток постоянный.

Нет, ток переменный. В каждой точке пространства ток сначала скачком возрастает от нуля, а потом скачком опять же возвращается в нуль. Это грубо говоря.

Tell Wilhelm в сообщении #1101341 писал(а):

Получается, что генерации электромагнитных волн в понимании классической электродинамики нет.

При равномерном прямолинейном движении заряда - волн нет. Волны возникают при неравномерном движении, при наличии ускорения.

Здесь картинки лучше всего изображены в книге
Парселл. Электричество и магнетизм.

Извините, но мне лень сейчас их цитировать :-)

Tell Wilhelm в сообщении #1101341 писал(а):

А вот потом бы хотелось на все это взглянуть с позиции фотонов :shock: :D

Для этого сначала надо квантовую механику изучить. Примерно 3 курс вуза.