Механизм электромагнитного излучения ускоренными зарядами

[wrest]

Munin в сообщении #1150072 писал(а):

В качестве примера можно предложить добротный $LC$-контур с небольшими потерями на излучение. Энергия в нём постоянно передаётся от поля к зарядам и обратно, на протяжении многих колебаний. Волна при этом тоже излучается, но уносит только малую часть этой энергии колебаний.

То что поле может передать энергию заряду я никак не оспариваю, это очевидно просто потому что на заряд помещенный в поле действует сила Лоренца.

Я имел в виду, что в отсутствии внешних электрических\магнитных\электромагнитных полей, если заряд двигается равноускоренно, то энергия от него в пространство поступает (излучается), а обратно вроде как нет, к этому и был вопрос "с чего бы"?

-- 08.09.2016, 13:34 --

Munin в сообщении #1150072 писал(а):

Это вы так думаете только потому, что рассматриваете только классический, неквантовый механизм излучения.

Вы же видели упоминание про эффект Доплера? Выбрав инерциальную систему отсчета, которая движется с постоянно скоростью относительно излучателя, мы можем в этой системе отсчета сделать частоту излучения любой без всякого квантования.

Для спектров излучения например звезд, частота характерных линий (т.е. величины тех самых уровней по которым квантуется тепловое излучение вещества звезд) может быть, в нашей лабораторной системе, любой, поскольку будет зависеть от относительной скорости (которая может быть любой "плавности") нас и излучателя (и разности гравитационных потенциалов между нами и излучателем, которая в общем-то тоже тоже может быть любой "плавности").

[Munin]

wrest в сообщении #1150074 писал(а):

Я имел в виду, что в отсутствии внешних полей, если заряд двигается равноускоренно

В отсутствие внешних полей заряд движется прямолинейно и равномерно.

Случай равноускоренного движения заряда непростой. Вам его пока рано изучать.

[wrest]

Munin в сообщении #1150077 писал(а):

В отсутствие внешних полей заряд движется прямолинейно и равномерно.

Спасибо, я сделал поправку, подчеркнув отсутствие внешних полей электрослабого происхождения.

Munin в сообщении #1150077 писал(а):

Случай равноускоренного движения заряда непростой. Вам его пока рано изучать.

Ну я просмотрел уже статью Гинзбурга, так что...

[realeugene]

Munin в сообщении #1150072 писал(а):

Общепринятая терминология опять же расходится с вашими заявлениями. Колебания электронов в проводе называются переменным током, а не электромагнитной волной. Причём обычно размеры всей электрической схемы меньше длины волны, то есть там нет волновой зоны. "Переотражением" излучение волны в пространство тоже назвать нельзя.

Я в курсе "общепринятой терминологии", изучаемой в школе. Но я, также, в курсе, что законы Кирхгофа - это не более, чем уравнения Максвелла, адаптированные для цепей с сосредоточенными параметрами. И про то, что даже в случае цепей постоянного тока вектор Пойнтинга внутри проводников равен нулю. Или примерно нуль, так как есть тепловые потери - есть и поток электромагнитной энергии к месту выделения тепла.

Энергия переносится в контуре, но не "электронами в проводнике". Кроме того, для большинства современных антенн толщина скин-слоя гораздо меньше толщины проводника.

Первое, что ставят после усилителя мощности в передатчике - это разделительный конденсатор. После него нет уже никаких электронов, заброшенных на верхние уровни источником питания.

-- 08.09.2016, 14:02 --

Munin в сообщении #1150072 писал(а):

У некоторых есть, у некоторых нет.

И при этом вы видите отличие с такими же однофотонными состояниями?

[Munin]

wrest в сообщении #1150074 писал(а):

Вы же видели упоминание про эффект Доплера?

Ага, и счёл его неуместным.

Ладно, идея такая. Берём ящик размером $L,$ и квантуем поле в этом ящике. На границах кладём, например, отражающие условия, или какие-то ещё, например, периодические. Получаем, что в ящике должно укладываться (полу)целое число волн, так что расстояние между двумя соседними частотами (уровнями энергии) имеет порядок $\sim 1/L$ (в 3-мерном пространстве $\sim 1/L^3,$ но это здесь непринципиально). Соответственно, если мы хотим рассмотреть электромагнитное поле в бесконечной Вселенной, мы берём предел $L\to\infty,$ и уровни энергии сливаются в континуум. При достаточно больших ящиках они и неотличимы от континуума, ни в каком разумном практическом смысле, например, эксперименты никак этого не заметят.

Теперь вы меняете систему отсчёта, чтобы пощеголять эффектом Доплера. Вам не кажется, что при этом ящик станет двигаться? :-) И соответственно, уровни энергии в нём сдвинутся. На произвольную величину, но между собой всё равно останутся дискретными.

wrest в сообщении #1150079 писал(а):

Ну я просмотрел уже статью Гинзбурга, так что...

Ну вот и произошло то, чего я боялся: вы отвлеклись от базового случая, с которым вам надо было разобраться прежде всего, и увлеклись частным и более сложным случаем, в котором пока не можете разобраться. И даже по статье Гинзбурга - не можете. В ней не сказано всего :-)

-- 08.09.2016 14:20:14 --

realeugene в сообщении #1150081 писал(а):

Я в курсе "общепринятой терминологии", изучаемой в школе.

А тут не школьная. Тут вуз, физика излучения, теория антенн - такие области. Ваша школьная попадает впросак.

realeugene в сообщении #1150081 писал(а):

Кроме того, для большинства современных антенн толщина скин-слоя гораздо меньше толщины проводника.

Антенны бывают очень разные. От того, что техника осваивает СВЧ-диапазоны, старые диапазоны никуда не деваются. Более того, миниатюризация устройств позволяет им "убегать": даже если волны сантиметровые или миллиметровые, но проводники имеют микронные размеры, волны по сравнению с ними всё равно остаются большими.

realeugene в сообщении #1150081 писал(а):

И при этом вы видите отличие с такими же однофотонными состояниями?

Разумеется.

[realeugene]

Munin в сообщении #1150082 писал(а):

А тут не школьная. Тут вуз, физика излучения, теория антенн - такие области. Ваша школьная попадает впросак.

Мне кажется, вы с теорией антенн, как раз, не особо знакомы. Иначе бы знали, как их считают.

Munin в сообщении #1150082 писал(а):

Антенны бывают очень разные. От того, что техника осваивает СВЧ-диапазоны, старые диапазоны никуда не деваются. Более того, миниатюризация устройств позволяет им "убегать": даже если волны сантиметровые или миллиметровые, но проводники имеют микронные размеры, волны по сравнению с ними всё равно остаются большими.

На 100 кГц в меди толщина скин-слоя составляет 0.21 мм. Это сравнимо с диаметрами самых тонких используемых проводников. Убежать могут толщины проводников на самих кристаллах, но не в межсоединениях.
Уравнения Максвелла применимы до нулевой частоты. Вы, видимо, не услышали: даже расчёты низкочастотных цепей основаны на уравнениях Максвелла, упрощённых для цепей с сосредоточенными параметрами. Радиочастные же цепи изначально считают в терминах волн, а не напряжений и токов. Тем более, когда речь идёт про антенны. Так гораздо удобнее.

Munin в сообщении #1150082 писал(а):

realeugene в сообщении #1150081 писал(а):
И при этом вы видите отличие с такими же однофотонными состояниями?

Разумеется.

И в чём же отличие?
Что мешает получить гармонический осциллятор, взяв суммы противоположно направленных волн для всех состояний оператора количества фотонов? У всех этих состояний разная масса? Можно ли написать формулу?

[Munin]

realeugene в сообщении #1150088 писал(а):

Мне кажется, вы с теорией антенн, как раз, не особо знакомы. Иначе бы знали, как их считают.

Приведёте ссылки на литературу - обсудим. Пока то, что вы несёте, расходится с общепринятыми значениями слов, например, "волновая зона". Моя ссылка: Физическая Энциклопедия.

realeugene в сообщении #1150088 писал(а):

На 100 кГц в меди толщина скин-слоя составляет 0.21 мм. Это сравнимо с диаметрами самых тонких используемых проводников. Убежать могут толщины проводников на самих кристаллах, но не в межсоединениях.

Проводники на кристаллах называются "межсоединениями".

realeugene в сообщении #1150088 писал(а):

Радиочастные же цепи изначально считают в терминах волн, а не напряжений и токов.

И гетеродинный радиоприёмник тоже? Приведите ссылку на литературу, где приведён именно такой расчёт именно этого приёмника.

realeugene в сообщении #1150088 писал(а):

Так гораздо удобнее.

Так гораздо сложнее. Насчёт "удобнее" не знаю, если кто-то и научился нажимать кнопочку на пакетике, и этот пакетик ему считает пару часов, то пускай. Это просто значит, что он сложную систему пакетику не задавал. Задал бы - задумался бы, после того, как пакетик на счёт несколько суток потратит.

realeugene в сообщении #1150088 писал(а):

И в чём же отличие?

Если вы не знаете, я не собираюсь вас кормить.

[realeugene]

Munin в сообщении #1150091 писал(а):

realeugene в сообщении #1150088 писал(а):

Радиочастные же цепи изначально считают в терминах волн, а не напряжений и токов.

И гетеродинный радиоприёмник тоже? Приведите ссылку на литературу, где приведён именно такой расчёт именно этого приёмника.

Чтобы не распыляться, сосредоточимся на гетеродинах. Вы, конечно, в курсе, что в гетеродине есть одна главная часть - это смеситель? Вот вам смеситель от Analog Devices http://www.analog.com/en/products/rf-microwave/mixers/single-double-triple-balanced-mixers/hmc560a.html Он выбран потому, что он оказался самым первым в таблице показанных мне на сайте производимых компанией смесителей. Уверен, вы, даже, его спецификации прочитать не сможете, если не знаете, как подобные схемы считаются.

А современную литературу ищите и читайте сами. Если вы не знаете - я не собираюсь вас кормить.

[wrest]

Munin в сообщении #1150082 писал(а):

Ладно, идея такая. Берём ящик размером $L,$ и квантуем поле в этом ящике.

Munin в сообщении #1150082 писал(а):

Теперь вы меняете систему отсчёта, чтобы пощеголять эффектом Доплера. Вам не кажется, что при этом ящик станет двигаться? И соответственно, уровни энергии в нём сдвинутся. На произвольную величину, но между собой всё равно останутся дискретными.

Конечно между собой они останутся дискретными.

Я говорил о том, что если у нас, ну пусть даже в антенне, переменный ток конкретной частоты, то и все излучение будет этой конкретной частоты (когда все установится через много-много периодов).
И значит фотоны будут этой же одной частоты, а значит энергия перепрыгивания излучающих электронов будет одна и та же, а не какая попало.

Я могу махать зажатым в руке электроном гармонически с частотой 1 Герц или 1.0001 Герц, то есть с любой. И электрон будет как-то перепрыгивать именно между уровнями соответствующими излучению фотонов соответствующей частоты.

realeugene в сообщении #1150088 писал(а):

Радиочастные же цепи изначально считают в терминах волн,

Тут надо уточнить что такое " в терминах волн", это в каких?
В радиочастотных цепях в общем-то все так же как и в цепях постоянного тока -- токи, напряжения, сопротивления (импедансы).

[realeugene]

wrest в сообщении #1150093 писал(а):

Тут надо уточнить что такое " в терминах волн", это в каких?
В радиочастотных цепях в общем-то все так же как и в цепях постоянного тока -- токи, напряжения, сопротивления (импедансы).

Вы забыли добавить упоминание S-параметров и децибелл. Кстати, вопрос на засыпку. Когда люди обсуждают S-параметры, какие именно волны они имеют в виду? И что такое "коэффициент усиления антенны"?

[wrest]

realeugene в сообщении #1150095 писал(а):

Когда люди обсуждают S-параметры, какие именно волны они имеют в виду?

А ну в этих терминах-то волны, конечно. Я имел в виду Z-параметры.
Ну и смеситель вы привели сантиметрового диапазона, там тоже токи и напряжения уже не интересны, только мощность (и фазы если потом это на решетку отправляется).
В СВЧ-то "волновое" всё удобней...

realeugene в сообщении #1150095 писал(а):

И что такое "коэффициент усиления антенны"?

ну как что? меряем мощность в нужном направлении (в направлении "усиления"), делим на мощность которую в этом направлении дал бы изотропный излучатель, получаем "коэффициент усиления антенны".

[realeugene]

wrest в сообщении #1150096 писал(а):

ну как что? меряем мощность в нужном направлении (в направлении "усиления"), делим на мощность которую в этом направлении дал бы изотропный излучатель, получаем "коэффициент усиления антенны".

При каких условиях меряем и при каких условиях "дал бы"?

[wrest]

realeugene в сообщении #1150098 писал(а):

При каких условиях меряем и при каких условиях "дал бы"?

При подаче той же входной мощности, ну и предполагается что КПД изотропного излучателя единица, т.е. все что пришло на вход изотропным излучателем равномерно излучается по сфере. А зачем вы это спрашиваете? Так вы не поймете знаю я это или нет потому что оно элементарное и даже в википедиях написано без ошибок.
Дальше вы спросите про коэффициент направленного действия и его отличие от усиления, про коэффициент полезного действия, эффективную площадь/поверхность, коэффициент использования апертуры и т.п? :)

Надеюсь тут есть антенная тема где это все можно обсудить.

К механизмам излучения антенная тема, как ни парадоксально, имеет мало отношения, иначе я бы не спрашивал тут свой вопрос в первом посте этой темы.

[realeugene]

wrest в сообщении #1150101 писал(а):

При подаче той же входной мощности, ну и предполагается что КПД изотропного излучателя единица, т.е. все что пришло на вход изотропным излучателем равномерно излучается по сфере. А зачем вы это спрашиваете?

Спасибо. Я это спрашиваю, по двум причинам: чтобы проверить, не забыли ли вы это, так как вы ранее рассказывали про напряжения и токи как важные параметры в применении к антеннам, и чтобы вы это написали сами, чтобы Munin не пытался оспаривать мои слова. В то, что вы это могли бы никогда не знать, будучи в студенчестве антенщиком, я не поверю и проверять это мне не нужно. Ну а Википедия помогает вспомнить.

Следующий вопрос будет: что означает ваша фраза "при подаче той же входной мощности"? Будем считать, что к антенне подключён фидер.

-- 08.09.2016, 16:53 --

wrest в сообщении #1150101 писал(а):

К механизмам излучения антенная тема, как ни парадоксально, имеет мало отношения, иначе я бы не спрашивал тут свой вопрос в первом посте этой темы.

Как ни странно, эта тема имеет самое прямое. Дёргаемый с низкой частотой заряд - это элементарный гармонический ток. Представьте его как неподвижные ползаряда и излучающий диполь. В антеннах источником волн являются переменные токи, но возникновение которых в антенных элементах приходится считать с учётом влияния их друг на друга. Но если мы знаем токи - мы знаем всё и про поле, достаточно проинтегрировать.

[wrest]

realeugene в сообщении #1150108 писал(а):

Я это спрашиваю, по двум причинам: чтобы проверить, не забыли ли вы это, так как вы ранее рассказывали про напряжения и токи как важные параметры в применении к антеннам

У вас же было про "радиочастотные схемы", про напряжения и токи я говорил применительно к ним :)

Ну а в общем, по проволочным антеннам-то (типа полуволнового вибратора), для расчетов поля (диаграмм направленности) в дальней зоне исходя из уравнений Максвелла, удобнее считать, что по поверхности проводников течет переменный ток в виде стоячей волны, строить эпюры и т.п.

Если антенна рупорная запитанная волноводом то там удобнее сразу мощностями мыслить, а не токами.

Короче, по-разному может быть.

-- 08.09.2016, 17:15 --

realeugene в сообщении #1150108 писал(а):

Следующий вопрос будет: что означает ваша фраза "при подаче той же входной мощности"? Будем считать, что к антенне подключён фидер.

Означает что сопротивление фидера и изотропного излучателя согласовано (термин надо пояснить?), обратно в фидер ничего не отражается.
Про КСВ теперь спрОсите? :):)

realeugene в сообщении #1150108 писал(а):

Дёргаемый с низкой частотой заряд - это элементарный гармонический ток. Представьте его как неподвижные ползаряда и излучающий диполь. В антеннах источником волн являются переменные токи, но возникновение которых в антенных элементах приходится считать с учётом влияния их друг на друга. Но если мы знаем токи - мы знаем всё и про поле, достаточно проинтегрировать.

Мое затруднение было в ближней зоне, где полное безобразие и "еще нет волн".