Sähkömagneettisen aallon olemus

[Eusa]

Pyörivässä animaatiossa suunta muuttuu jatkuvasti, mutta dipolissa kiihdytyssuunta on vakio. Pyörivässä keskihakuisvoiman suunta vastaisi dipolin kiihdytysrataa. Ainakin dipoli on yksinkertaisempi.

Mutta mitä tässä tarkoittaa ”poikittain”, kun sanoit, että sähkömagneettisen aallon olemus on poikittain.

Voisiko tarkoittaa, että sähköinen ja magneettinen ilmiö ovat toisiinsa nähden poikittain eli kohtisuorassa suhteessa?

Mutta tuokaan ei yleistäen pidä paikkaansa, se pätee täydelliselle melko idealisoidulle tasoaallolle. E- ja B-komponettien välinen kulma voi vaihdella myös havaitsijasta riippuen, josta muakin huomautettiin:

viewtopic.php?p=2519#p2519

Komponentit ovat helposti muuta kuin kohtisuorassa ilman Lorentzmuunnoksiakin. Tilanteesta oli esimerkki jossain tässä ketjussa, mutta en sitä nyt löytänyt.

Käytinkin sanaa "ilmiö" kuvaamaan kausaalista "juurisyytä". Koordinaatistovalinnoilla saa tietysti vaikka mille solmulle (Liénard–Wiechert-projektio­periaatteet), mutta fysikaalisuus löydettävä pohjalta.

[pähkäilijä]

Pyörivässä animaatiossa suunta muuttuu jatkuvasti, mutta dipolissa kiihdytyssuunta on vakio. Pyörivässä keskihakuisvoiman suunta vastaisi dipolin kiihdytysrataa. Ainakin dipoli on yksinkertaisempi.

Mutta mitä tässä tarkoittaa ”poikittain”, kun sanoit, että sähkömagneettisen aallon olemus on poikittain.

Dipoli antaa ymmärrettävämmän kuvan poikittaisuudesta.
Ihan lyhyt määritelmä:
 Energian suunta on poikittain verrattuna sm-aallon etenemiseen. Selitys: kun dipolissa kiihdytetään elektronia, sen suunta on poikittain tai kuitenkin enempi poikittain kuin pitkittäin. 

 Pitempi selostus:
 Jostain on tullut energiaa jota tarvitaan elektronin kiihdyttämiseen ja nyt se suuntautuu kiihdytysradalle antennissa. Juuri tästä energiasta ilmeisesti kvantti syntyy eikä energiaa muualta tule (paitsi gravitaatiokaivoon pudotessa). Toki elektronikin painaa ja siksi osa energiasta menee siihen. Mutta kvantin saama osuus tulee ilmeisesti elektronin varauksen kentän vastuksesta. Tämä siis on välittäjähiukkasen rahdattava niin pitkälle c nopeudella kunnes kohdalle sattuu vuorovaikutus. Siinä olettaisin energian taas liikkuvan poikittain mutta en ole varma. Kuitenkin kvantti kulkee nollageodeesilla ja siksi se ei "huomaa" matkaa. Näin se huomaa vain emission ja absorbtion ja tämä olisi poikittain.

Aikasymmetria kertoo sen että monimutkaisen prosessin pitäisi toimia molempiin suuntiin. Varmaan toimii mutta voi olla ettei todennäköisyys suosi molempia suuntia vaan yleistä ajansuuntaa. Meidän koordinaatistossa tietysti kvantti matkustaa koko matkan.

[QS]

Energian suunta on poikittain verrattuna sm-aallon etenemiseen. Selitys: kun dipolissa kiihdytetään elektronia, sen suunta on poikittain tai kuitenkin enempi poikittain kuin pitkittäin.

Energialla ei ole suuntaa. Selitän periaatetasolla, ja epärelativistisesti. Oletetaan varattu hiukkanen, joka etenee x-akselin suunnassa nopeudella \(\mathbf v\). Hiukkasen liikemäärä on vektori \(p_h = m_h \mathbf v\) ja energia on skalaari \(E_h = \frac{1}{2} m_h v^2\).

Oletetaan, että varattuun hiukkaseen vaikuttaa voima, joka jarruttaan sen nopeuden nollaksi. Voima on lopulta sähkömagneettinen voima, mutta yksinkertaistettuna suuri atomiydin. Jarrutus tapahtuu varauksen ja aluksi paikallaan olevan ytimen sironnassa tms.

Liikemäärän säilymisestä seuraa, että jarrutuksen jälkeen \(\mathbf p_y + \mathbf p_s = \mathbf p_h\), missä \(\mathbf p_y\) on ytimen liikemäärä, ja \(\mathbf p_s\) on jarrutussäteilyn kokonaisliikemäärä. Varauksen koko liikemäärävektori \(\mathbf p_h\) muuttuu säteilyn ja ytimen liikemääräksi. Ytimen liikemäärä sironnan jälkeen on vektori \(\mathbf p_y = m_y \mathbf v_y\), jolla on suunta, joka riippuu ytimen nopeusvektorista \(\mathbf v_y\).

Muodostuva jarrutussäteily etenee lähes joka suuntaan ympäriinsä. Säteilyn liikemäärän tiheys on \(\mathbf g = \frac{1}{c^2} \mathbf S\), missä \(\mathbf S = \mathbf E \times \mathbf B\). Liikemäärän tiheys \(\mathbf g\) on vektorisuure. Säteilyn komponentit \(\mathbf E(t,x,y,z)\) ja \(\mathbf B(t,x,y,z)\) ovat vektorifunktioita.

Jarrutussäteily kuljettaa liikemäärää ympäriinsä, ja sen kokonaisliikemäärä on \(\mathbf p_s = \int \mathbf g\ dV\), missä liikemäärän tiheys integroidaan tilavuudessa, jossa säteily etenee. Kokonaisliikemäärä \(\mathbf p_s\) on vektori.

Jos nyt sironnan jälkeen varaus jää paikalleen, ja ydin liikkuu hiukan x-akselin suunnasta alaviistoon, niin jarrutussäteilyn kokonaisliikemäärä suuntautuu hiukan x-akselin suunnasta yläviistoon, jotta näiden kahden liikemäärävektorin summa on sama kuin alkutilanteessa x-akselin suunnassa liikkuneen varauksen. Liikemäärien vektorisumma toteuttaa liikemäärän säilymisen.

Sironnan jälkeen hiukkasen liike-energia on \(E_h = 0\), ytimen \(E_y = m_y v_y^2\) ja jarrutussäteilyn kokonaisenergia \(E_s = \int u\ dV\), missä \(u\) on säteilyn energiatiheys. Energian säilymisen seurauksena nämä toteuttavat \(E_h = E_y + E_s\). Kaikki energiat ovat skalaareita, joilla ei ole suuntaa.

Tämä siis vain periaatetasolla, oikeasti pitäisi tehdä relativistisesti ja sirontateorialla. Käytännössä varauksen nolla loppunopeus ei ole realistinen setuppi jne.

[pähkäilijä]

Energian suunta on poikittain verrattuna sm-aallon etenemiseen. Selitys: kun dipolissa kiihdytetään elektronia, sen suunta on poikittain tai kuitenkin enempi poikittain kuin pitkittäin.

Energialla ei ole suuntaa. Selitän periaatetasolla, ja epärelativistisesti. Oletetaan varattu hiukkanen, joka etenee x-akselin suunnassa nopeudella \(\mathbf v\). Hiukkasen liikemäärä on vektori \(p_h = m_h \mathbf v\) ja energia on skalaari \(E_h = \frac{1}{2} m_h v^2\).

Oletetaan, että varattuun hiukkaseen vaikuttaa voima, joka jarruttaan sen nopeuden nollaksi. Voima on lopulta sähkömagneettinen voima, mutta yksinkertaistettuna suuri atomiydin. Jarrutus tapahtuu varauksen ja aluksi paikallaan olevan ytimen sironnassa tms.

Liikemäärän säilymisestä seuraa, että jarrutuksen jälkeen \(\mathbf p_y + \mathbf p_s = \mathbf p_h\), missä \(\mathbf p_y\) on ytimen liikemäärä, ja \(\mathbf p_s\) on jarrutussäteilyn kokonaisliikemäärä. Varauksen koko liikemäärävektori \(\mathbf p_h\) muuttuu säteilyn ja ytimen liikemääräksi. Ytimen liikemäärä sironnan jälkeen on vektori \(\mathbf p_y = m_y \mathbf v_y\), jolla on suunta, joka riippuu ytimen nopeusvektorista \(\mathbf v_y\).

Muodostuva jarrutussäteily etenee lähes joka suuntaan ympäriinsä. Säteilyn liikemäärän tiheys on \(\mathbf g = \frac{1}{c^2} \mathbf S\), missä \(\mathbf S = \mathbf E \times \mathbf B\). Liikemäärän tiheys \(\mathbf g\) on vektorisuure. Säteilyn komponentit \(\mathbf E(t,x,y,z)\) ja \(\mathbf B(t,x,y,z)\) ovat vektorifunktioita.

Jarrutussäteily kuljettaa liikemäärää ympäriinsä, ja sen kokonaisliikemäärä on \(\mathbf p_s = \int \mathbf g\ dV\), missä liikemäärän tiheys integroidaan tilavuudessa, jossa säteily etenee. Kokonaisliikemäärä \(\mathbf p_s\) on vektori.

Jos nyt sironnan jälkeen varaus jää paikalleen, ja ydin liikkuu hiukan x-akselin suunnasta alaviistoon, niin jarrutussäteilyn kokonaisliikemäärä suuntautuu hiukan x-akselin suunnasta yläviistoon, jotta näiden kahden liikemäärävektorin summa on sama kuin alkutilanteessa x-akselin suunnassa liikkuneen varauksen. Liikemäärien vektorisumma toteuttaa liikemäärän säilymisen.

Sironnan jälkeen hiukkasen liike-energia on \(E_h = 0\), ytimen \(E_y = m_y v_y^2\) ja jarrutussäteilyn kokonaisenergia \(E_s = \int u\ dV\), missä \(u\) on säteilyn energiatiheys. Energian säilymisen seurauksena nämä toteuttavat \(E_h = E_y + E_s\). Kaikki energiat ovat skalaareita, joilla ei ole suuntaa.

Tämä siis vain periaatetasolla, oikeasti pitäisi tehdä relativistisesti ja sirontateorialla. Käytännössä varauksen nolla loppunopeus ei ole realistinen setuppi jne.

Aha se on kyllä arkijärjen vastaista, liike-energian suunta tekee autoon lommon, suunnalla on väliä. Vielä g-aalloista, olikohan ne quadrupolisia eli nelinapaisia? Nimittäin aallot on spiraalin muotoisia. Tämä johtuu mustien aukkojen pyörimisestä, joka puolikierroksella ne antaa maksimin ja minimin. Spiraali on viisto verrattuna renkaaseen, siksi siinä on 4 napaa. Mutta eihän se viistous vaikuta paljoa kaukaisuudessa että käytännössä aalto on rengasmainen.

[QS]

Aha se on kyllä arkijärjen vastaista, liike-energian suunta tekee autoon lommon, suunnalla on väliä.

Muodonmuutokset leviävät lähes kaikkiin suuntiin kuten kolariauton mössöytyneestä muodosta näkee. Ei vain törmäyksen suunnassa. Liike-energia on käytetty rakenteen rikkomiseen. Liike-energialla ei ole suuntaa, se on skalaari.

Klassisen mekaniikan perusteiden opettelua suosittelisin ennen sähkömagnetismin olemuksen miettimistä

[Eusa]

Energian suunta on poikittain verrattuna sm-aallon etenemiseen. Selitys: kun dipolissa kiihdytetään elektronia, sen suunta on poikittain tai kuitenkin enempi poikittain kuin pitkittäin.

Energialla ei ole suuntaa. Selitän periaatetasolla, ja epärelativistisesti. Oletetaan varattu hiukkanen, joka etenee x-akselin suunnassa nopeudella \(\mathbf v\). Hiukkasen liikemäärä on vektori \(p_h = m_h \mathbf v\) ja energia on skalaari \(E_h = \frac{1}{2} m_h v^2\).

Oletetaan, että varattuun hiukkaseen vaikuttaa voima, joka jarruttaan sen nopeuden nollaksi. Voima on lopulta sähkömagneettinen voima, mutta yksinkertaistettuna suuri atomiydin. Jarrutus tapahtuu varauksen ja aluksi paikallaan olevan ytimen sironnassa tms.

Liikemäärän säilymisestä seuraa, että jarrutuksen jälkeen \(\mathbf p_y + \mathbf p_s = \mathbf p_h\), missä \(\mathbf p_y\) on ytimen liikemäärä, ja \(\mathbf p_s\) on jarrutussäteilyn kokonaisliikemäärä. Varauksen koko liikemäärävektori \(\mathbf p_h\) muuttuu säteilyn ja ytimen liikemääräksi. Ytimen liikemäärä sironnan jälkeen on vektori \(\mathbf p_y = m_y \mathbf v_y\), jolla on suunta, joka riippuu ytimen nopeusvektorista \(\mathbf v_y\).

Muodostuva jarrutussäteily etenee lähes joka suuntaan ympäriinsä. Säteilyn liikemäärän tiheys on \(\mathbf g = \frac{1}{c^2} \mathbf S\), missä \(\mathbf S = \mathbf E \times \mathbf B\). Liikemäärän tiheys \(\mathbf g\) on vektorisuure. Säteilyn komponentit \(\mathbf E(t,x,y,z)\) ja \(\mathbf B(t,x,y,z)\) ovat vektorifunktioita.

Jarrutussäteily kuljettaa liikemäärää ympäriinsä, ja sen kokonaisliikemäärä on \(\mathbf p_s = \int \mathbf g\ dV\), missä liikemäärän tiheys integroidaan tilavuudessa, jossa säteily etenee. Kokonaisliikemäärä \(\mathbf p_s\) on vektori.

Jos nyt sironnan jälkeen varaus jää paikalleen, ja ydin liikkuu hiukan x-akselin suunnasta alaviistoon, niin jarrutussäteilyn kokonaisliikemäärä suuntautuu hiukan x-akselin suunnasta yläviistoon, jotta näiden kahden liikemäärävektorin summa on sama kuin alkutilanteessa x-akselin suunnassa liikkuneen varauksen. Liikemäärien vektorisumma toteuttaa liikemäärän säilymisen.

Sironnan jälkeen hiukkasen liike-energia on \(E_h = 0\), ytimen \(E_y = m_y v_y^2\) ja jarrutussäteilyn kokonaisenergia \(E_s = \int u\ dV\), missä \(u\) on säteilyn energiatiheys. Energian säilymisen seurauksena nämä toteuttavat \(E_h = E_y + E_s\). Kaikki energiat ovat skalaareita, joilla ei ole suuntaa.

Tämä siis vain periaatetasolla, oikeasti pitäisi tehdä relativistisesti ja sirontateorialla. Käytännössä varauksen nolla loppunopeus ei ole realistinen setuppi jne.

Aha se on kyllä arkijärjen vastaista, liike-energian suunta tekee autoon lommon, suunnalla on väliä. Vielä g-aalloista, olikohan ne quadrupolisia eli nelinapaisia? Nimittäin aallot on spiraalin muotoisia. Tämä johtuu mustien aukkojen pyörimisestä, joka puolikierroksella ne antaa maksimin ja minimin. Spiraali on viisto verrattuna renkaaseen, siksi siinä on 4 napaa. Mutta eihän se viistous vaikuta paljoa kaukaisuudessa että käytännössä aalto on rengasmainen.

Sekoitat nyt liikemäärään, joka on vektorisuure.

[Eusa]

Aha se on kyllä arkijärjen vastaista, liike-energian suunta tekee autoon lommon, suunnalla on väliä.

Muodonmuutokset leviävät lähes kaikkiin suuntiin kuten kolariauton mössöytyneestä muodosta näkee. Ei vain törmäyksen suunnassa. Liike-energia on käytetty rakenteen rikkomiseen. Liike-energialla ei ole suuntaa, se on skalaari.

Klassisen mekaniikan perusteiden opettelua suosittelisin ennen sähkömagnetismin olemuksen miettimistä

Älä nyt sinä ala sekoilla energian vaikutuksista eri suunnissa. Valikoituviin suuntiin vaikuttavat vain kausaalisten voimien ketjujen eli energiaa muuntavien voimien vuorovaikutussuuntien mahdollisuudet, ei energia sinänsä. Energiahan ei absorboidu ellei sille ole viritystiloja. Teoreettisesti arvoiden saattaa olla vielä paljonkin keksimättä viritystiloja, joilla saada kiinni vaikka mitä; esim. neutriinotyyppistä energiaa nykyistä paremmin.

[pähkäilijä]

Aha se on kyllä arkijärjen vastaista, liike-energian suunta tekee autoon lommon, suunnalla on väliä.

Muodonmuutokset leviävät lähes kaikkiin suuntiin kuten kolariauton mössöytyneestä muodosta näkee. Ei vain törmäyksen suunnassa. Liike-energia on käytetty rakenteen rikkomiseen. Liike-energialla ei ole suuntaa, se on skalaari.

Klassisen mekaniikan perusteiden opettelua suosittelisin ennen sähkömagnetismin olemuksen miettimistä

Otetaan lainaus google tekoäly stratosfääri:
--------------
Stratosfäärin lämpötila vaihtelee korkeuden mukaan. Stratosfäärin alaosassa lämpötila on keskimäärin noin -51 °C, mutta sen yläosassa keskimäärin -15 °C. Stratosfääri on ilmakehän toiseksi alin kerros, ja sen lämpötila nousee ylöspäin mentäessä, toisin kuin troposfäärissä, jossa lämpötila laskee ylöspäin mentäessä. 
-------------------

Tietääkseni stratosfäärissä on niin harvassa typpeä ym. että auringosta tulevat tönäisyt pääsee kiihdyttämään typen suurempaan nopeuteen kuin troposfäärissä. Tässä on kaksi tapaa kertoa sama asia, typen nopeus tai lämpötila. Typen nopeus on kineettistä energiaa, miksei sen suunta saisi kertoa energian suunnasta? Lämpötila taas on ilman suuntaa, mutta siinä käsitellään suurta määrää typpi atomeja jonka suunnat on mielivaltaisia.

Hyväksyn kyllä fysiikan käsityksen jos se on fundamentaali mutta arjessa se tuntuu vieraalta.

Feynman sanoi että kannattaa aina selvittää asia syvällisesti, esittää miksi kysymyksiä kunnes arvoitus selviää. Se resonoi. Mitä muuten skalaari tarkoitti, olen unohtanut.

[pähkäilijä]

Nyt ehkä tajusin jotain, liike-energian vektori on ongelmallinen piirtää. Koska sen vektori on eksponentiaalinen, se ei piirrä 90 asteen kulmia xyz-koordinaatistoissa ja siksi ei soveltuisi siihen alustaan. Eli kulmat olisi mitä sattuu, siihen se kaatuu?

 

[QS]

Mitä muuten skalaari tarkoitti, olen unohtanut.

Klassisessa fysiikassa tyypillisesti reaaliluku, mutta yleisemmin voi olla myös kompleksiluku.