Скорость относительно "светоносного эфира"

[sergey zhukov]

Alastoros
Я думаю, важны именно колебания электромагнитной энергии в точке. В статических полях вектор Пойнтинга постоянен - энергия просто протекает через точку, не накапливаясь в ней (соответственно, плотность электромагнитной энергии в этой точке, зависящей от квадрата напряженности магнитного и электрического полей, постоянна)
В области интерференционных минимумов энергия просто не попадает в точку (соответственно, тоже никак не меняется в ней).
В обоих случаях это "области тьмы".

Только там, где энергия магнитного поля в точке колеблется, мы имеем переменный вектор Пойнтинга и переменные векторы электрических и магнитных полей. Это уже не "область тьмы", хотя в среднем вектор Пойнтинга там и может быть равен нулю.

Кстати, в стоячей волне вектор Пойнтинга колеблется (кроме точек узлов волны). Там все же есть перенос энергии. По кругу.

[Emergency]

sergey zhukov в сообщении #1528148 писал(а):

В статических полях вектор Пойнтинга постоянен - энергия просто протекает через точку, не накапливаясь в ней

Постоянное напряжение, приложенное к постоянному резистору порождает постоянный ток, обеспечивающий постоянную мощность выделяющуюся на резисторе. Вполне себе статическая картинка.

[realeugene]

Alastoros в сообщении #1528142 писал(а):

Да потому что интерференционный минимум описывается как область нулевого значения вектора Пойнтинга

Нет. И вообще, смысл имеет только дивергенция вектора Пойнтинга. К полю вектора Пойнтинга можно прибавить любое бездивергентное векторное поле, от этого энергетически ничего не изменится.

[Alastoros]

realeugene в сообщении #1528158 писал(а):

Alastoros в сообщении #1528142 писал(а):

Да потому что интерференционный минимум описывается как область нулевого значения вектора Пойнтинга

Нет.

Ok, смотрим монографию Мешков - Чириков "Электромагнитное поле", том 1 - " два или больше поля интерферируют между собой, если поток или плотность энергии результирующего поля не равны сумме соответствующих величин составляющих полей", том 2 - "когда интерференционный член не равен нулю, говорят, что поля (волны) интерферируют друг с другом"; Яковлев " Классическая электродинамика" - "эту величину для краткости мы будем называть интенсивностью" и далее, что при наложении двух волн появляется интерференционный член и что явление интерференции заключается "в том, что интенсивность суммарной волны отлична от суммы интенсивностей составляющих волн"; Калашников " Электричество" - "интерес представляет не мгновенное значение P, а его его среднее значение за период колебаний, т.е. интенсивность излучения". Таким образом, согласно всем этим цитатам, по крайней мере одной из величин, характеризующих явление интерференции, является интенсивность, и интерференция наблюдается тогда, когда интерференционный член отличен от нуля, и, так как "Интерференция приводит к перераспределению потока энергии в пространстве" (Яковлев), в области интерференционного минимума этот поток равен нулю за счёт интерференционного члена.

realeugene в сообщении #1528158 писал(а):

И вообще, смысл имеет только дивергенция вектора Пойнтинга. К полю вектора Пойнтинга можно прибавить любое бездивергентное векторное поле, от этого энергетически ничего не изменится.

Не буду спорить с математическим фактом, но, все же, какой в этом факте физический смысл? Прежде всего очевидно, что он выводится из уравнений Максвелла, и что он по крайней мере для излучения имеет физический смысл как его интенсивность (среднее значение). Но бездивергентным векторным полем является, например, магнитное поле, равное ротору векторного потенциала, и что же получается из этого математического факта? Только то, что если в некоторой области сначала присутствует излучение некоторой интенсивности, а затем дополнительно включается магнитное поле, которое по Вашей логике также можно приплюсовать к вектору Пойнтинга, он увеличится, то есть либо интенсивность увеличится в одном только магнитном поле, либо одновременно с появлением магнитного поля уменьшится величина истинного вектора Пойнтинга - но последний равен векторному произведению электрического и магнитного поля световой волны, которые также должны измениться из-за одного только присутствия магнитного поля, то есть нарушится принцип суперпозиции.

[realeugene]

Alastoros в сообщении #1528161 писал(а):

Не буду спорить с математическим фактом

Это не просто маитематический факт. Если взять заряженный конденсатор и поместить его в постоянное магнитное поле постоянного магнита, вектор Пойнтинга будет ненулевым, но его поле будет бездивергентным. И эта энергия будет циркулироавть по кругу бесконечно долго не затухая. Но циркуляцию этой энергии обнаружить невозможно. Только дивергенция вектора Пойнтинга имеет смысл истоков и стоков энергии поля. Электромагнетизм - это уже теория, которая ломает интуитивные представления о нашем мире и о том, что физика кому-то должна быть интуитивно понятной.

Ввиду того, что ротор вектора Пойнтинга означает необнаружимую незатухающую циркулирующую вечно по кругу электромагнитную энергию, вектор Пойнтинга полезен в ряде симметричных случаев, но он - совершенно точно не панацея. Уже для антенн в ближнем поле он не более, чем занятная экзотика, типа, "любопытно, а как же там энергия гуляет"?

-- 06.08.2021, 11:46 --

Alastoros в сообщении #1528161 писал(а):

то есть нарушится принцип суперпозиции

Энергия электромагнитного поля квадратична по полю, для энергии нет принципа суперпозиции.

[Alastoros]

realeugene в сообщении #1528170 писал(а):

Alastoros в сообщении #1528161 писал(а):

Не буду спорить с математическим фактом

Это не просто маитематический факт. Если взять заряженный конденсатор и поместить его в постоянное магнитное поле постоянного магнита, вектор Пойнтинга будет ненулевым, но его поле будет бездивергентным. И эта энергия будет циркулироавть по кругу безконечно долго не затухая. Но циркуляцию этой энергии обнаружить невозможно.

Этот пример мне известен, как и то, что есть и дивергентные поля вектора Пойнтинга, я вычислял и ротор и дивергенцию вектора Пойнтинга для разных систем и абсолютно точно знаю, что статические системы этим примером конденсатора с магнитом не исчерпываются, может быть и такая система, для которой есть ненулевые и ротор, и дивергенция вектора Пойнтинга для разных областей вокруг неё.

И речь не о том, что циркуляция энергии при вихревом характере вектора Пойнтинга необнаружима, а о том утверждении, что физически якобы ничего не изменится, если добавить к вектору Пойнтинга произвольное бездивергентное поле, так как по крайней мере для излучения его среднее значение имеет строго определённый физический смысл.

realeugene в сообщении #1528170 писал(а):

вектор Пойнтинга полезен в ряде симметричных случаев, но он - совершенно точно не панацея. Уже для антенн в ближнем поле он не более, чем занятная экзотика, типа, "любопытно, а как же там энергия гуляет"?

Ну и чего там экзотического, уже по одной структуре силовых линий вокруг неё понятно, что это просто элемент, создающий вокруг себя дивергенцию вектора Пойнтинга и потому излучающий энергию, которая затем где-то, где также будет дивергенция, но с обратным знаком, поглотится, вместе это просто система передачи энергии, по сути аналогичная электрической цепи с аккумулятором и резистором.

realeugene в сообщении #1528170 писал(а):

Электромагнетизм - это уже теория, которая ломает интуитивные представления о нашем мире и о том, что физика кому-то должна быть интуитивно понятной.

Согласен, реальность не обязана подстраиваться под человеческие ожидания.

[sergey zhukov]

Alastoros
Вы же согласны с тем, что, скажем, звуковая волна не может быть уничтожена или скомпенсирована в какой-то точке пространства простым изменением атмосферного давления? В этом аспекте между звуковой и ЭМ-волной принципиального различия нет.

Постоянное атмосферное давление никто не воспринимает, как наличие звуковой волны бесконечно низкой частоты. Соответственно, никто не приписывает постоянному в пространстве давлению никакого вектора плотности потока энергии (нет выделенного направления, куда этот вектор следует направить). Для статических электрических и магнитных полей такое выделенное направление есть (векторное произведение), поэтому можно рассматривать статические поля, как ЭМ-волну бесконечно низкой частоты, переносящую энергию.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1528175 писал(а):

Соответственно, никто не приписывает постоянному в пространстве давлению никакого вектора плотности потока энергии

Если есть поток воздуха, этот поток переносит энергию. Кинетическая энергия квадратична по скорости потока и при низких скоростях ею можно пренебрегать, а вот работа сил давления линейна по скорости потока, и на потоке этой энергии основана вся гидравлика. Во вращающейся в открытом космосе накачанной воздухом консервной банке эта энергия в потоке воздуха циркулирует по кругу бесконечно долго.

-- 06.08.2021, 12:32 --

Alastoros в сообщении #1528174 писал(а):

Ну и чего там экзотического, уже по одной структуре силовых линий вокруг неё понятно

А вот мгновенный вектор Пойнтинга как раз витиеватый, причём, для гармонической волны он состоит из суммы двух независимых и направленных в произвольные стороны компонентов: среднего по времени вектора Пойнтинга и колеблющегося с удвоенной частотой излвучаемой антенной волы с некоторыми различными в разных точках направлениями и фазами.

[Alastoros]

sergey zhukov в сообщении #1528175 писал(а):

можно рассматривать статические поля, как ЭМ-волну бесконечно низкой частоты, переносящую энергию.

Похожее утверждение я встречал у Мандельштама, но вряд ли любые электромагнитные поля можно рассматривать как электромагнитные волны нулевой частоты или бесконечной длины волны, в волне (в вакууме) должно быть $E = cB$.

Наверное, в такой суперпозиции имеет значение величина не только среднего, но и мгновенного значения вектора Пойнтинга, по мгновенному энергия в зоне компенсации просто очень быстро бегает вперёд и назад.

[realeugene]

Alastoros в сообщении #1528324 писал(а):

в волне (в вакууме) должно быть $E = cB$.

В плоской волне только.

[Alastoros]

Посмотрел видео со стоячей световой волной, свет в лампе идёт полосами, чередуясь с темнотой, получается, яркость зависит не только от вектора Пойнтинга, но и от плотности энергии (темнота в узлах световой волны)?

Как же тогда можно обнаружить это нулевое среднее значение плотности потока энергии?

(Оффтоп)

Заметил, формально влияние такой системы на свет аналогично уравнениям движения нейтрального тела при наличии поля, создающего дрейф, скорость дрейфа как средняя скорость движения изменяется полем и для нейтрального тела, но реально наблюдаемая мгновенная скорость все равно нулевая из-за нулевой циклотронной частоты, точно так же и здесь изменяется только средняя скорость до нуля, но мгновенная периодическая и это никак не наблюдается. Не знаю, применимы ли эти формулы к фотону, в ЛЛ-2 они выводятся для малых скоростей, но, наверное, если рассматривать скорости при дрейфе для фотона, то там циклотронная частота будет неопределенной $\frac{0}{0}$ из-за нулевых значений как электрического заряда, так и массы фотона, а отсутствие влияния на мгновенную скорость переноса энергии даёт нулевое значение этой неопределенности?

[realeugene]

Alastoros в сообщении #1528515 писал(а):

Посмотрел видео со стоячей световой волной, свет в лампе идёт полосами

В какой ещё лампе? Вы, кажется, совершенно не знаете и не учитываете реальную физику электромагнетизма. Вы не можете видеть со стороны электромагнитную волну в лампе. Вы можете видеть только результат воздействия этой волны на что-либо внутри лампы. Рассеяние света на пыли, люминесценцию люминофора и так далее.

[Alastoros]

realeugene в сообщении #1528516 писал(а):

Вы не можете видеть со стороны электромагнитную волну в лампе. Вы можете видеть только результат воздействия этой волны на что-либо внутри лампы.

Это-то понятно, что яркость - локальная характеристика света и что яркость в точке внутри лампы и в точке глаза не равны хотя бы всилу закона обратных квадратов и что в лампе есть что-то, что реагирует на свет и именно это воспринимается, я думал, что это очевидно и потому не стал уточнять.

[sergey zhukov]

Alastoros
Эти полосы в лампе (люминесцентной, на переменном токе) к электромагнитной волне никакого отношения не имеют. Это вообще совершенно другой эффект, не нужно тут никаких аналогий искать.

[Walker_XXI]

Alastoros
Я смотрю, на последних страницах идёт какой-то оффтоп с потоками энергии. Со скоростью уже разобрались? Понятно, почему рассмотрение с позиций "неподвижная частица и движущийся наблюдатель" приводят к тому же физическому результату, что и "движущаяся частица и неподвижный наблюдатель"? Достаточно вспомнить о преобразованиях Лоренца при переходе из неподвижной СО в движущуюся.

Что касается вектора Пойнтинга и его интерпретации, как интенсивности света. Как мне показалось, корень Вашего недопонимания в абсолютизации энергии и её потоков. Вы всё валите в одну кучу (например, складываете интенсивность светового потока, пропорциональную вектору Пойнтинга, с потоком энергии постоянных полей). Но нет никакой субстанции, под названием энергия. Есть различные физические процессы и явления, а энергия - одна из их характеристик. Какая-то определённая энергия характеризует каждый процесс, но не всегда сумма энергий разных процессов имеет смысл. Не существует детекторов энергии. Приборы реагируют на конкретные физические величины, характеризующие конкретный процесс, протекающий в приборе. А энергия вычисляется, как комбинация этих величин. Да, реакция прибора может быть пропорциональна энергии процесса, но не ею определяется характер процесса.

Почитайте что-нибудь о взаимодействии излучения с веществом. Тогда станет понятно, почему детектор света (реакция которого пропорциональна среднему потоку энергии электромагнитной волны) практически никак не реагирует на статическое электромагнитное поле (и его поток энергии). Это разные явления. И поэтому мы (и приборы) не наблюдаем никакого уменьшения интенсивности света в статических полях.

В качестве ещё одной иллюстрации представьте себе молоток, которым забивают гвозди. У него есть кинетическая энергия, есть потенциальная, есть энергия его электромагнитного поля, есть тепловая энергия, есть энергия химических связей, образующих его атомов, есть ядерная энергия и т.д., и т.п. Валить в кучу все эти виды энергии при ответе на вопрос, на какую глубину войдёт гвоздь, забиваемый этим молотком, нет никакого смысла. Но примерно это делаете Вы, когда складываете векторы Пойнтинга электромагнитной волны и статического поля.

Alastoros в сообщении #1528324 писал(а):

но вряд ли любые электромагнитные поля можно рассматривать как электромагнитные волны нулевой частоты или бесконечной длины волны

Можно. Это математический факт. Называется Фурье-разложение (или более общо - разложение по полной системе ортогональных функций).

P.S. Про то, что яркость и интенсивность - не одно и то же, промолчу.