Sähkömagneettisen aallon olemus

[QS]

Kun olen epäillyt, että netistä kopsitut piirrokset sm-aallosta olisivat virheellisiä, kun sähkö- ja magneettikentät on piirretty samanvaiheisiksi, tässä vanhassa Tekniikan käsikirjassa vuodelta 1969 Prof Erkki Voipio: Sähkömagneettisten kenttien teoria, kuvassa 36 kentät on piirretty samanvaiheisiksi. Se ei mitenkään käy minun järkeeni, koska todellisuudessa toinen kenttä synnyttää toisen kentän vuorotellen.


 

Tämän paradoksin syy on lause "toinen kenttä synnyttää toisen kentän vuorotellen". Tätä on toistettu sadoissa ellei tuhansissa teksteissä vuosikymmeniä. Alan kirjallisuudessa tätä näkee vain harvoin, mutta vapaamuotoisissa teksteissä hyvin usein.

Maxwellin yhtälöistä tätä "synnytys-kertomusta" ei löydy, mutta kuvailu on jäänyt elämään omaa elämäänsä. Kun tuon sanallisen kuvailuyrityksen unohtaa, ja keskittyy Maxwellin yhtälöihin, niin asia on aivan selkeä.

[pähkäilijä]

Sitä minäkin tarkoitan, liikemäärän suunta on vain yksi suunta ja sen työntövoima on murto-osa kokonaisenergiasta. Eli jos aallon energia purkautuu 50/50 vastakkaisiin suuntiin niin liikettä ei synny paitsi mikromittakaavassa.

Energia ja liikemäärä ovat kaksi eri suuretta. Voima on suure, joka saadaan liikemäärästä. Voima on liikemäärän muutosnopeus.

Paineen kautta asia on helppo nähdä: Auringon säteilyn paine on noin 4 x 10^-6 Pa = 4 μPa, kun taas tavallisen hanaveden painekin on jo jotain 500 kPa.

Kyseessä on liikemäärän vuo, joka saa purjeen tai vastaavaan liikkumaan. Hanavesisuihku liikuttaa purjetta huomattavasti paremmin kuin auringon valo.

Tottakai ovat eri suureita mutta kumpikin saa työtä tehdyksi, tässä tapauksessa liikemäärä murto-osan koko paketista. Pointti on energian erikoinen laatu sillä ei ole suosikkisuuntaa. Jos sille annetaan suunta, sen suuruus valkenee ihmiselle joka ei ymmärrä fysiikkaa. Laitetaan purjeiden tilalle aurinkopaneelit (20m^2) ja johdetaan virta potkuriakselille. Näin eron huomaa kun kaikki energia kanavoituu yhteen suuntaan.
Eli tästä voidaan ajatella että suosikkisuunnan puuttuminen muuttaisi kaiken lämmöksi. Jos suosikkisuunta vaikuttaisi 50% niin lämpöä syntyisi vain 50% ja loput olisi purren liike-energiana.
Eikö lämpökin ole itse asiassa liike-energiaa? Siis kyse on vaan sen suunnasta.

[Kontra]

Kun olen epäillyt, että netistä kopsitut piirrokset sm-aallosta olisivat virheellisiä, kun sähkö- ja magneettikentät on piirretty samanvaiheisiksi, tässä vanhassa Tekniikan käsikirjassa vuodelta 1969 Prof Erkki Voipio: Sähkömagneettisten kenttien teoria, kuvassa 36 kentät on piirretty samanvaiheisiksi. Se ei mitenkään käy minun järkeeni, koska todellisuudessa toinen kenttä synnyttää toisen kentän vuorotellen.





 

Tämän paradoksin syy on lause "toinen kenttä synnyttää toisen kentän vuorotellen". Tätä on toistettu sadoissa ellei tuhansissa teksteissä vuosikymmeniä. Alan kirjallisuudessa tätä näkee vain harvoin, mutta vapaamuotoisissa teksteissä hyvin usein.

Maxwellin yhtälöistä tätä "synnytys-kertomusta" ei löydy, mutta kuvailu on jäänyt elämään omaa elämäänsä. Kun tuon sanallisen kuvailuyrityksen unohtaa, ja keskittyy Maxwellin yhtälöihin, niin asia on aivan selkeä.

Selitä nyt sitten, miten voisi olla mahdollista, että kumpikaan kenttä ei synnytä toistaan, vaan kumpikin syntyy omia aikojaan, kun kerran luotat matematiikkaan. Älä vetoa matematiikkaan, jos et osaa selittää sitä fysikaalisesti.
Todennäköisesti matematiikassa tai sen sovelluksessa reaalimaailmaan on virhe, jota kukaan ei ole hoksannut. 

Ettei vaan olisi sattunut vastaava valuvirhe, kuin suhteellisuusteoriassa? Jospa kukaan vaan ei ole uskaltanut sanoa taaskaan, että keisari on alasti?

[QS]

Kun olen epäillyt, että netistä kopsitut piirrokset sm-aallosta olisivat virheellisiä, kun sähkö- ja magneettikentät on piirretty samanvaiheisiksi, tässä vanhassa Tekniikan käsikirjassa vuodelta 1969 Prof Erkki Voipio: Sähkömagneettisten kenttien teoria, kuvassa 36 kentät on piirretty samanvaiheisiksi. Se ei mitenkään käy minun järkeeni, koska todellisuudessa toinen kenttä synnyttää toisen kentän vuorotellen.


 

Tämän paradoksin syy on lause "toinen kenttä synnyttää toisen kentän vuorotellen". Tätä on toistettu sadoissa ellei tuhansissa teksteissä vuosikymmeniä. Alan kirjallisuudessa tätä näkee vain harvoin, mutta vapaamuotoisissa teksteissä hyvin usein.

Maxwellin yhtälöistä tätä "synnytys-kertomusta" ei löydy, mutta kuvailu on jäänyt elämään omaa elämäänsä. Kun tuon sanallisen kuvailuyrityksen unohtaa, ja keskittyy Maxwellin yhtälöihin, niin asia on aivan selkeä.

Selitä nyt sitten, miten voisi olla mahdollista, että kumpikaan kenttä ei synnytä toistaan, vaan kumpikin syntyy omia aikojaan, kun kerran luotat matematiikkaan.

Ei aalto omia aikojaan "synny", vaan muodostuu esimerkiksi siten, että otat varauksen käteesi, ja heilautat sitä kerran ylös ja alas. Avaruuteen muodostuu sm-aalto (voit ajatella pulssina, aaltopakettina), joka etenee kaikkiin suuntiin. Se etenee avaruudessa Maxwellin aaltoyhtälön mukaisesti. Etenemiseen ei liity syntymisiä tai kuolemia, vaan aalto etenee.

[Kontra]

Kun olen epäillyt, että netistä kopsitut piirrokset sm-aallosta olisivat virheellisiä, kun sähkö- ja magneettikentät on piirretty samanvaiheisiksi, tässä vanhassa Tekniikan käsikirjassa vuodelta 1969 Prof Erkki Voipio: Sähkömagneettisten kenttien teoria, kuvassa 36 kentät on piirretty samanvaiheisiksi. Se ei mitenkään käy minun järkeeni, koska todellisuudessa toinen kenttä synnyttää toisen kentän vuorotellen.




 

Tämän paradoksin syy on lause "toinen kenttä synnyttää toisen kentän vuorotellen". Tätä on toistettu sadoissa ellei tuhansissa teksteissä vuosikymmeniä. Alan kirjallisuudessa tätä näkee vain harvoin, mutta vapaamuotoisissa teksteissä hyvin usein.

Maxwellin yhtälöistä tätä "synnytys-kertomusta" ei löydy, mutta kuvailu on jäänyt elämään omaa elämäänsä. Kun tuon sanallisen kuvailuyrityksen unohtaa, ja keskittyy Maxwellin yhtälöihin, niin asia on aivan selkeä.

Selitä nyt sitten, miten voisi olla mahdollista, että kumpikaan kenttä ei synnytä toistaan, vaan kumpikin syntyy omia aikojaan, kun kerran luotat matematiikkaan.

Ei aalto omia aikojaan "synny", vaan muodostuu esimerkiksi siten, että otat varauksen käteesi, ja heilautat sitä kerran ylös ja alas. Avaruuteen muodostuu sm-aalto (voit ajatella pulssina, aaltopakettina), joka etenee kaikkiin suuntiin. Se etenee avaruudessa Maxwellin aaltoyhtälön mukaisesti. Etenemiseen ei liity syntymisiä tai kuolemia, vaan aalto etenee.

Jaa, joo, itsehän tuota "lettipullan" ideaa esitin tuolla aikaisemmin. Kun liikutaan sm-aallon koordinaatistossa mukana kentät eivät muutu miksikään - ne muuttuvat vain ajallisesti  paikallaan pysyvässä koordinaatistossa tarkasteltuna. Noinkohan tosiaan onkin mysteerin ratkaisu?

Mutta mikä sen allon saa liikumaan tiettyyn suuntaan eli poispäin lähteestä? Anna nyt vielä selitys sille.

Pitääpä kysyä mielipidettä ko mysteeriin entisen työpaikkani asentajalta (nyt insinööri), jonka oppimateriaali aaltoputken kunnon mittaukseen julkaistiin amerikkalaisen Mikroaalto-lehden julkaisussa. Tapaan hänet todennäköisesti parin viikon päästä.

[Kontra]

Olisihan minun tuo pitänyt käsittää luettuani tämän kappaleen kirjasta Tekniikan Käsikirja 3, 1969, prof Erkki Voipio: Sähkömagneettisten kenttien teoria sivu 31.

"Tasoaallot
Homogeeniset tasoaallot
Jos sähkömagneettisen säteilyn lähde on hyvin kaukana, aaltojen voidaan katsoa etenevän tason muotoisena rintamana, jossa kenttävoimakkuuksien arvot ovat samat tason joka kohdassa. ..."

En vain noteerannut tuota lausetta, mitä se tarkoitti.
Eli aalto etenee muuttumattomana ”lettipullan”pötkönä, kuten aikaisemmin esitin, ja vain ajallisesti E- ja H-kentät muuttuvat samalla tavalla saman aikaisesti. 

Onhan tuo asia täytynyt tulla käsitellyksi jo opiskeluaikana 60 vuotta sitten - mutta enhän minä noita voi muistaa, kun en muista tuoreempiakaan tapahtumia. Turhaa sählinkiä olen aiheuttanut, mutta ehkä joku näistä keskusteluista oppi jotakin - toivottavasti. 

Kunpa vielä se syy ratkeaisi, miksi aalto ylipäänsä etenee?
.....
Vasta hoksasin, että seisovalla aallolla taidetaankin tarkoittaa kahta eri asiaa: Etenevän ja heijastuvan aallon summa-aaltoa, mutta ilmeisti myöskin em lettipulla-aallon pötköä.
 

[Kontra]

jatkoa edelliseen kommenttiini

Seisovan aallon termiä käytettäessä olisi parempi käyttää jälkimmäisestä vaikka termiä: pysäyhtynyt tai pysäytetty aalto, erotukseksi etenevän ja heijastuneen aallon summa-aallosta. 

[QS]

Tottakai ovat eri suureita mutta kumpikin saa työtä tehdyksi, tässä tapauksessa liikemäärä murto-osan koko paketista. Pointti on energian erikoinen laatu sillä ei ole suosikkisuuntaa. Jos sille annetaan suunta, sen suuruus valkenee ihmiselle joka ei ymmärrä fysiikkaa. Laitetaan purjeiden tilalle aurinkopaneelit (20m^2) ja johdetaan virta potkuriakselille. Näin eron huomaa kun kaikki energia kanavoituu yhteen suuntaan.
Eli tästä voidaan ajatella että suosikkisuunnan puuttuminen muuttaisi kaiken lämmöksi. Jos suosikkisuunta vaikuttaisi 50% niin lämpöä syntyisi vain 50% ja loput olisi purren liike-energiana.
Eikö lämpökin ole itse asiassa liike-energiaa? Siis kyse on vaan sen suunnasta.

En täysin ymmärtänyt, mutta viestissäsi oli jotain totuuksia, vaikkakin kaksi suuretta (energia ja liikemäärä) ovat hiukan sotkussa. Laitetaan nämä ensin järjestykseen.

Esimerkiksi z-akselin suunnassa etenevän sm-aallon energia-impulssitensorissa on vain muutama nollasta poikkeava komponentti: energiatiheys (T₀₀), energiavuo (T₃₀), liikemäärän tiheys (T₀₃) ja paine eli liikemäärän vuo (T₃₃).

Aalto kuljettaa energiaa ja liikemäärää vain z-akselin suunnassa (T₃₀ ja T₀₃). Säteilypaine (T₃₃) on myös z-akselin suuntainen.

Kun aalto absorboituu purjeeseen täysin, siirtyy z-akselin suuntainen liikemäärä täysin purjeeseen. Sama tilanne, kun aalto heijastuu purjeesta. Tuo z-akselin suuntainen lineaarinen liikemäärä säilyy aina, ja kaikki liikemäärä siirtyy z-akselin suunnassa. Joko purjeeseen tai purjeesta heijastuvaan aaltoon jne.

Toinen mahdollisuus on se, että aalto osuu varattuun hiukkaseen, johon kohdistuu Lorentzin voima, mutta aalto ei absorboidu. Tämä voimavektori voi olla x- tai y-akselin suuntainen. Tilanteen voisi käsitellä klassisella sirontateorialla ja myös kvanttielektrodynamiikalla, mutta periaate on tämä:

Kun hiukkanen saa liikemäärää Lorentzin voiman seurauksena esim. x-akselin suuntaan, niin samalla z-akselin suunnassa etenevän sm-aallon liikemäärä muuttuu siten, että se siroaa osin -x-akselin suuntaan. Tämä on seuraus liikemäärän säilymisestä. Vuorovaikutus varatun hiukkasen kanssa johtaa siihen, että kumpikin saa liikemäärän, mutta vastakkaisiin suuntiin, eli siis hiukkanen x-akselin suuntaan ja aalto saman verran vastakkaiseen suuntaan.

Samalla osa aallon sähkömagneettisen energian tiheydestä (T₀₀) siirtyy varatun hiukkasen liike-energiaksi. Aallon energiatiheys pienenee, ja sen kuljettama energiavuo (T₃₀ plus sironnan jälkeinen x-suuntainen energiavuo T₁₀) pienenee.

Ja sama liikemäärän tiheyden ja paineen komponenteille. Aallon komponentit pienenvät, kun osaa liikemäärästä siirtyy varattuun hiukkaseen.

Kun prosessi jatkuu tarpeeksi kauan purjeen rakenteissa, siirtyy aallon liikemäärä ja energia kokonaan varattuihin hiukkasiin.

Lyhyesti: täysin absorboituneen tai heijastuneen aallon liikemäärä siirtyy täysin purjeeseen, ja se on vain z-akselin suuntaista. Vuorovaikutuksissa (ilmenevät liikemääränä, lämpönä, rakenteen rikkoutumisena jne) liikemäärävektorit voivat olla muunkin kuin z-akselin suuntaisia, mutta kuitenkin siten, että liikemäärä ja energia säilyvät aina erikseen. Nämä muut vuorovaikutukset voivat olla hyvin monenlaisia ja riippuvat materiaalista, jonka aalto kohtaa.

------
viestin kirjoittaja pyynnöstä muokattu yksi lause klo 16:12 /-mode

[Kontra]

Olen tässä miettinyt 1800 - 1900 vuosisadan vaihteen neljää suurta neroa, jotka painiskelivat sm-aallon ja suhteellisuuden parissa, että mihin järjestykseen he kuuluisivat - kun otetaan huomioon, kuinka heikot mahdollisuudet heillä oli testata empiirisesti mietteidensä paikkansa pitävyyttä. 

1. hra Maxwell, 2. rva Einstein, 3. hra Lorentz, 4. hra Einstein.

Hra Maxwellin saavutuksissa ei ole löytynyt mitään virhettä.
Rva Einsteinin saavutusten paikkansa pitävyydestä ei taideta tarkkaan tietää, mutta ei ole mitään virhettäkään mainittu.
Herrojen Lorentzin ja Einsteinin ajan dilataation symmetrisyyden tulkintavirhe painaa heidän vaakojaan väärään suuntaan. Lisäksi Einsteinin kaksosparadoksin väärä tulkita painaa vielä lisäksi hänen vaakaansa väärään suuntaan.

[Kontra]

Olisiko tuo sähkömagneettisen tasoaallon fysiikka ymmärrettävä näin: 

Aallon liikkeestä johtuen, sähkökenttä liikkuessaan aiheuttaa = ylläpitää magneettikentän ja magneettikenttä liikkuessaan vuorostaan sähkökentän? Kun tarkastellaan aaltoa samassa koordinaatistossa, missä se liikkuu, kentissä ei havaita mitään muutosta.
Vain ajallisesti kentät muuttuvat, mutta keskenään samalla tavalla ja muistavat miten ne tapahtuivat aallon lähtiessä liikkeelle lähtöpisteestään - kuten esim antennista tai valolähteestä.