Sähkömagneettisen aallon olemus

[pähkäilijä]

Olen yrittänyt lähestyä hetkeä jolloin esimerkiksi jossain laitteessa luodaan sähkömagneettinen -aalto.

Kuvassa esimerkki aallon muodosta. Säteily etenee lähes jokaiseen suuntaan, mutta ei kiihtyvän varauksen liikesuunnassa:


dipoli.png

Kyllä siltä näyttää että kun varausta kiihdytetään dipolissa, aalto lähtee enempi sivulle kuin kiihdytyksen suuntaan. Toki sivulle tarkoittaa laveaa sektoria ettei välttämättä 90 astetta. Joten ajatus sähkö- ja magneettikentän 90 asteen kulmasta ja niiden 90 asteen kulmasta aallon etenemissuuntaan oli eri asia. 

Donitsin muotoinen aaltorintama hämmästyttää, tarkoitan aaltofunktion romahdusta, eikö koko donitsi romahda kerralla jos vastaan tulee sopiva absorbtio? Eli jos yhdellä puolella absorboituu, niin toisella puolella joka etenee c-nopeudella vastakkaiseen suuntaan, niin kaikki romahtaa samassa hetkessä?

[Eusa]

Olen yrittänyt lähestyä hetkeä jolloin esimerkiksi jossain laitteessa luodaan sähkömagneettinen -aalto.

Kuvassa esimerkki aallon muodosta. Säteily etenee lähes jokaiseen suuntaan, mutta ei kiihtyvän varauksen liikesuunnassa:


dipoli.png

Kyllä siltä näyttää että kun varausta kiihdytetään dipolissa, aalto lähtee enempi sivulle kuin kiihdytyksen suuntaan. Toki sivulle tarkoittaa laveaa sektoria ettei välttämättä 90 astetta. Joten ajatus sähkö- ja magneettikentän 90 asteen kulmasta ja niiden 90 asteen kulmasta aallon etenemissuuntaan oli eri asia.

Donitsin muotoinen aaltorintama hämmästyttää, tarkoitan aaltofunktion romahdusta, eikö koko donitsi romahda kerralla jos vastaan tulee sopiva absorbtio? Eli jos yhdellä puolella absorboituu, niin toisella puolella joka etenee c-nopeudella vastakkaiseen suuntaan, niin kaikki romahtaa samassa hetkessä?

Kaikki aallot ovat jo siellä aineen erillisyyksien muistirakenteisessa kentässä. Muutoskiihtyvyys tekee vain energiallaan näkyväksi luonnonlakien tilastollisesti todennäköiset osuudet interferensseinä.

Kehotan erottelemaan perinteisesti ajatellun "aaltopaketin" yhtäältä rakenteellisen ympäristön aaltoiluun osallistumiseen ja toisaalta energia-impulssi-kvanttitila-muutososuuteen säilymislakien alaisuudessa.

Yksinkertaistaen voi kuvitella vaikka niin, että oskillaatiosuunnassa värähtelijä säilyttää tilojaan paikallisina, mutta muissa suunnissa tapahtuu muutoksia, joihin osallistuu laajempi ympäristö.

[pähkäilijä]

Olen yrittänyt lähestyä hetkeä jolloin esimerkiksi jossain laitteessa luodaan sähkömagneettinen -aalto.

Kuvassa esimerkki aallon muodosta. Säteily etenee lähes jokaiseen suuntaan, mutta ei kiihtyvän varauksen liikesuunnassa:


dipoli.png

Kyllä siltä näyttää että kun varausta kiihdytetään dipolissa, aalto lähtee enempi sivulle kuin kiihdytyksen suuntaan. Toki sivulle tarkoittaa laveaa sektoria ettei välttämättä 90 astetta. Joten ajatus sähkö- ja magneettikentän 90 asteen kulmasta ja niiden 90 asteen kulmasta aallon etenemissuuntaan oli eri asia.

Donitsin muotoinen aaltorintama hämmästyttää, tarkoitan aaltofunktion romahdusta, eikö koko donitsi romahda kerralla jos vastaan tulee sopiva absorbtio? Eli jos yhdellä puolella absorboituu, niin toisella puolella joka etenee c-nopeudella vastakkaiseen suuntaan, niin kaikki romahtaa samassa hetkessä?

Kaikki aallot ovat jo siellä aineen erillisyyksien muistirakenteisessa kentässä. Muutoskiihtyvyys tekee vain energiallaan näkyväksi luonnonlakien tilastollisesti todennäköiset osuudet interferensseinä.

Kehotan erottelemaan perinteisesti ajatellun "aaltopaketin" yhtäältä rakenteellisen ympäristön aaltoiluun osallistumiseen ja toisaalta energia-impulssi-kvanttitila-muutososuuteen säilymislakien alaisuudessa.

Yksinkertaistaen voi kuvitella vaikka niin, että oskillaatiosuunnassa värähtelijä säilyttää tilojaan paikallisina, mutta muissa suunnissa tapahtuu muutoksia, joihin osallistuu laajempi ympäristö.

No sano mitä tarkoittaa aaltofunktion romahdus. Romahtaako donitsin vastakkaisen suunnan osuus ylivalonnopeudella? Eikö romahdusta voi verrata pyörän renkaan puhkeamiseen, yksi reikä voi tyhjentää koko renkaan/dipoliaallon?

[Eusa]

Olen yrittänyt lähestyä hetkeä jolloin esimerkiksi jossain laitteessa luodaan sähkömagneettinen -aalto.

Kuvassa esimerkki aallon muodosta. Säteily etenee lähes jokaiseen suuntaan, mutta ei kiihtyvän varauksen liikesuunnassa:


dipoli.png

Kyllä siltä näyttää että kun varausta kiihdytetään dipolissa, aalto lähtee enempi sivulle kuin kiihdytyksen suuntaan. Toki sivulle tarkoittaa laveaa sektoria ettei välttämättä 90 astetta. Joten ajatus sähkö- ja magneettikentän 90 asteen kulmasta ja niiden 90 asteen kulmasta aallon etenemissuuntaan oli eri asia.

Donitsin muotoinen aaltorintama hämmästyttää, tarkoitan aaltofunktion romahdusta, eikö koko donitsi romahda kerralla jos vastaan tulee sopiva absorbtio? Eli jos yhdellä puolella absorboituu, niin toisella puolella joka etenee c-nopeudella vastakkaiseen suuntaan, niin kaikki romahtaa samassa hetkessä?

Kaikki aallot ovat jo siellä aineen erillisyyksien muistirakenteisessa kentässä. Muutoskiihtyvyys tekee vain energiallaan näkyväksi luonnonlakien tilastollisesti todennäköiset osuudet interferensseinä.

Kehotan erottelemaan perinteisesti ajatellun "aaltopaketin" yhtäältä rakenteellisen ympäristön aaltoiluun osallistumiseen ja toisaalta energia-impulssi-kvanttitila-muutososuuteen säilymislakien alaisuudessa.

Yksinkertaistaen voi kuvitella vaikka niin, että oskillaatiosuunnassa värähtelijä säilyttää tilojaan paikallisina, mutta muissa suunnissa tapahtuu muutoksia, joihin osallistuu laajempi ympäristö.

No sano mitä tarkoittaa aaltofunktion romahdus. Romahtaako donitsin vastakkaisen suunnan osuus ylivalonnopeudella? Eikö romahdusta voi verrata pyörän renkaan puhkeamiseen, yksi reikä voi tyhjentää koko renkaan/dipoliaallon?

Aaltofunktion romahdus on tulkinta, eikä tulkinnoilla yksistään ole mitään merkitystä ymmärrykseen. En selosta tuon taustaa, koska pidän käsitettä erehdyksenä.

No sanotaan sen verran, että "romahdus" liittyy suoran havainnon määrittymiseen. Sähkömagneettista aaltoa ei voi havaita suoraan - mikä minulle on selvää sillä, että energia siirtyy aaltoympäristön yli siihen osallistuen, ei omana aaltonaan. Aallokko sallii säilyvien tilojen siirtyä.

[pähkäilijä]

Olen yrittänyt lähestyä hetkeä jolloin esimerkiksi jossain laitteessa luodaan sähkömagneettinen -aalto.

Kuvassa esimerkki aallon muodosta. Säteily etenee lähes jokaiseen suuntaan, mutta ei kiihtyvän varauksen liikesuunnassa:


dipoli.png

Kyllä siltä näyttää että kun varausta kiihdytetään dipolissa, aalto lähtee enempi sivulle kuin kiihdytyksen suuntaan. Toki sivulle tarkoittaa laveaa sektoria ettei välttämättä 90 astetta. Joten ajatus sähkö- ja magneettikentän 90 asteen kulmasta ja niiden 90 asteen kulmasta aallon etenemissuuntaan oli eri asia.

Donitsin muotoinen aaltorintama hämmästyttää, tarkoitan aaltofunktion romahdusta, eikö koko donitsi romahda kerralla jos vastaan tulee sopiva absorbtio? Eli jos yhdellä puolella absorboituu, niin toisella puolella joka etenee c-nopeudella vastakkaiseen suuntaan, niin kaikki romahtaa samassa hetkessä?

Kaikki aallot ovat jo siellä aineen erillisyyksien muistirakenteisessa kentässä. Muutoskiihtyvyys tekee vain energiallaan näkyväksi luonnonlakien tilastollisesti todennäköiset osuudet interferensseinä.

Kehotan erottelemaan perinteisesti ajatellun "aaltopaketin" yhtäältä rakenteellisen ympäristön aaltoiluun osallistumiseen ja toisaalta energia-impulssi-kvanttitila-muutososuuteen säilymislakien alaisuudessa.

Yksinkertaistaen voi kuvitella vaikka niin, että oskillaatiosuunnassa värähtelijä säilyttää tilojaan paikallisina, mutta muissa suunnissa tapahtuu muutoksia, joihin osallistuu laajempi ympäristö.

No sano mitä tarkoittaa aaltofunktion romahdus. Romahtaako donitsin vastakkaisen suunnan osuus ylivalonnopeudella? Eikö romahdusta voi verrata pyörän renkaan puhkeamiseen, yksi reikä voi tyhjentää koko renkaan/dipoliaallon?

Aaltofunktion romahdus on tulkinta, eikä tulkinnoilla yksistään ole mitään merkitystä ymmärrykseen. En selosta tuon taustaa, koska pidän käsitettä erehdyksenä.

No sanotaan sen verran, että "romahdus" liittyy suoran havainnon määrittymiseen. Sähkömagneettista aaltoa ei voi havaita suoraan - mikä minulle on selvää sillä, että energia siirtyy aaltoympäristön yli siihen osallistuen, ei omana aaltonaan. Aallokko sallii säilyvien tilojen siirtyä.

Tarkoitat että havaitseva anturi syö vain osan aallosta? Jos ottaisi kaiken energian, havainto olisi täydellinen mutta osan havaitseminen jättää loput pimentoon?

[Eusa]

Kuvassa esimerkki aallon muodosta. Säteily etenee lähes jokaiseen suuntaan, mutta ei kiihtyvän varauksen liikesuunnassa:


dipoli.png

Kyllä siltä näyttää että kun varausta kiihdytetään dipolissa, aalto lähtee enempi sivulle kuin kiihdytyksen suuntaan. Toki sivulle tarkoittaa laveaa sektoria ettei välttämättä 90 astetta. Joten ajatus sähkö- ja magneettikentän 90 asteen kulmasta ja niiden 90 asteen kulmasta aallon etenemissuuntaan oli eri asia.

Donitsin muotoinen aaltorintama hämmästyttää, tarkoitan aaltofunktion romahdusta, eikö koko donitsi romahda kerralla jos vastaan tulee sopiva absorbtio? Eli jos yhdellä puolella absorboituu, niin toisella puolella joka etenee c-nopeudella vastakkaiseen suuntaan, niin kaikki romahtaa samassa hetkessä?

Kaikki aallot ovat jo siellä aineen erillisyyksien muistirakenteisessa kentässä. Muutoskiihtyvyys tekee vain energiallaan näkyväksi luonnonlakien tilastollisesti todennäköiset osuudet interferensseinä.

Kehotan erottelemaan perinteisesti ajatellun "aaltopaketin" yhtäältä rakenteellisen ympäristön aaltoiluun osallistumiseen ja toisaalta energia-impulssi-kvanttitila-muutososuuteen säilymislakien alaisuudessa.

Yksinkertaistaen voi kuvitella vaikka niin, että oskillaatiosuunnassa värähtelijä säilyttää tilojaan paikallisina, mutta muissa suunnissa tapahtuu muutoksia, joihin osallistuu laajempi ympäristö.

No sano mitä tarkoittaa aaltofunktion romahdus. Romahtaako donitsin vastakkaisen suunnan osuus ylivalonnopeudella? Eikö romahdusta voi verrata pyörän renkaan puhkeamiseen, yksi reikä voi tyhjentää koko renkaan/dipoliaallon?

Aaltofunktion romahdus on tulkinta, eikä tulkinnoilla yksistään ole mitään merkitystä ymmärrykseen. En selosta tuon taustaa, koska pidän käsitettä erehdyksenä.

No sanotaan sen verran, että "romahdus" liittyy suoran havainnon määrittymiseen. Sähkömagneettista aaltoa ei voi havaita suoraan - mikä minulle on selvää sillä, että energia siirtyy aaltoympäristön yli siihen osallistuen, ei omana aaltonaan. Aallokko sallii säilyvien tilojen siirtyä.

Tarkoitat että havaitseva anturi syö vain osan aallosta? Jos ottaisi kaiken energian, havainto olisi täydellinen mutta osan havaitseminen jättää loput pimentoon?

En tarkoita mitään tuollaista. Aaltoja ei syljetä eikä syödä, niillä "ratsastetaan".

[QS]

Olen yrittänyt lähestyä hetkeä jolloin esimerkiksi jossain laitteessa luodaan sähkömagneettinen -aalto.

Kuvassa esimerkki aallon muodosta. Säteily etenee lähes jokaiseen suuntaan, mutta ei kiihtyvän varauksen liikesuunnassa:


dipoli.png

Kyllä siltä näyttää että kun varausta kiihdytetään dipolissa, aalto lähtee enempi sivulle kuin kiihdytyksen suuntaan. Toki sivulle tarkoittaa laveaa sektoria ettei välttämättä 90 astetta. Joten ajatus sähkö- ja magneettikentän 90 asteen kulmasta ja niiden 90 asteen kulmasta aallon etenemissuuntaan oli eri asia.

Donitsin muotoinen aaltorintama hämmästyttää, tarkoitan aaltofunktion romahdusta, eikö koko donitsi romahda kerralla jos vastaan tulee sopiva absorbtio? Eli jos yhdellä puolella absorboituu, niin toisella puolella joka etenee c-nopeudella vastakkaiseen suuntaan, niin kaikki romahtaa samassa hetkessä?

Tässä kyse klassisesta sähkömagneettisesta aallosta. Kvanttifysiikan todennäköisyysaalto on eri asia.

[pähkäilijä]

Mites laaser toimii? Eikö periaate ole saada monta samanvaiheista aaltoa rinnan? Vai voiko ne saada peräti päällekkäin? Sitäkin olen miettinyt että 2 aaltoa on täsmälleen samassa paikassa mutta niillä on asteen miljoonasosan eri suunta, niin olettaisin että erkaantuu pikkuhiljaa toisistaan.

[Kontra]

Hienoa ja arvostettavaa, kun myöntää erhetyneensä. Siitä pisteet 10/10. Minäkin olen tehnyt virheitä ties missä tuhansia kertoja, ja tulen tekemään jatkossakin. Virheet eivät ole tappioita, vaan joko on oikeassa tai sitten oppii. Oppiminen on yleensä paljon antoisampaa.


 

Palaan vielä tähän vähän omituiseen kannanottoosi.

Sanoit: Hienoa ja arvostettavaa, kun myöntää erhetyneensä. Siitä pisteet 10/10.

Yllätyit kun oletit, etten myöntäisi erehtyneeni? Miksi noin oletit? Minä olen täällä keskusteluissa juuri sen vuoksi, että peräänkuulutan totuutta - sitä sinä et siis ole huomannut.
Mitäs erikoista arvostettavaa siinä on, että korjaa virheensä, kun huomaa erehtyneensä?
Siinä sen sijaan olisi arvosteltavaa, jos ei myöntäisi erehtyneensä, vaikka tosiasiat puhusivat muuta. 


 
 

[QS]

Minäkin muistin alunperin väärin nuo sähkö-ja magneettikenttien vaiheet, kun tähän jotain kirjoitin aikaisemmin. Pitäisi aina tarkistaa lähteistä ensin, muistiin ei ole aina luottamista.

Sitten asiaan. Onko aina sähkökenttä E ja magneettikenttä B kohtisuorassa toisiinsa nähden?

Jos \(E_1\) ja \(E_2\) ovat sähkökentän tasoaaltoja ja \(B_1\) ja \(B_2\) vastaavat magneettikentät, joille pätee kohtisuoruus \(E_1\cdot B_1 =E_2\cdot B_2 =0\) ja määritellään summakentät:

\(
\begin{align*}
E &= E_1+E_2\\
B &= B_1+B_2
\end{align*}
\)

Silloin osakenttien kohtisuoruuden perusteella:

\(E\cdot B = (E_1+E_2)\cdot (B_1+B_2) =E_1\cdot B_1 +E_1\cdot B_2 + E_2\cdot B_1+ E_2\cdot B_2= E_1\cdot B_2 + E_2\cdot B_1
\)

Hmm, tuo ei aina ole kai nolla? Jos mulla on kaksi sähkökentän tasoaaltoa:

\(
\begin{align*}
E_1&=(0,E_0 \sin(\omega t-k x),0)\\
E_2&= (0,0,E_0 \sin(\omega t-k y))
\end{align*}
\)

Kenttä \(E_1\) etenee x-akselin suunnassa (kenttä y-akselin suuntainen) ja \(E_2\) etenee y-akselin suunnassa (kenttä z-akselin suuntainen)

Vastaavat magneettikentät:

\(
\begin{align*}
B_1&=(0,0,-\frac{E_0 k}{\omega} \sin(\omega t-k x))\\
B_2&= (-\frac{E_0 k}{\omega} \sin(\omega t-k y),0,0)
\end{align*}
\)

Kenttä \(B_1\) etenee x-akselin suunnassa (kenttä z-akselin suuntainen) ja \(B_2\) etenee y-akselin suunnassa (kenttä x-akselin suuntainen) EDIT: korjattu x-akselin suuntainen-> z-akselin suuntainen kentässä \(B_1\)

Laskemalla saadaan:

\(E\cdot B=E_2\cdot B_1= -\frac{E_{0}^2}{\omega}\sin(\omega t-k x)\sin(\omega t-k y)\).

Jos en nyt vallan väärin laskenut, niin eihän tuo ole aina nolla, joten E ja B ei aina kohtisuorassa toisiinsa, vai menikö tässä joku nyt pieleen?

Tämä muodostamasi erikoinen aalto on kiehtova, joten tein pari konkreettista visualisointia. Tässä oli siis kaksi erillistä tasoaaltoa, +x suuntaan \((E_1, B_2)\) ja +y suuntaan \((E_2, B_2)\). Etumerkkeihin liittyvät konventiot olkoon eri keskusteluhaara.

\(\begin{align*}
\vec E_1(t,x,y,z)&=(0,E_0 \sin(\omega t-k x),0)\\
\vec B_1(t,x,y,z)&=(0,0,\frac{E_0 k}{\omega} \sin(\omega t-k x))\\\\
\vec E_2(t,x,y,z)&= (0,0,E_0 \sin(\omega t-k y))\\
\vec B_2(t,x,y,z)&= (\frac{E_0 k}{\omega} \sin(\omega t-k y),0,0)
\end{align*}\)

Nämä voi piirtää samaan kuvaan siten, että lineaarikombinaatio ei näy. Kuva on periaatteessa virheellinen, kun summa-aalto puuttuu, mutta auttaa orientoitumaan komponenttien suuntiin (y-akseli kuvassa yläoikealle, x-akseli vasemmalta oikealle). E-komponentti on punainen, ja B-komponentti sininen.

kaksiaaltoa.gif

Tilanne pitää ajatella siten, että esim +y suuntaan \((E_2, B_2)\) eteneminen tapahtuu kolmessa ulottuvuudessa, ja aalto on 3-dimensioinen tasoaalto. Sen voi ajatella levittyneeksi koko xy-tasoon ja myös koko z-akselille. Kuvan harmaita pisteitä voi tavallaan monistaa kaikkialle xy-tasoon, ja tason edelleen monistaa z-akselin pisteisiin. Ja sama +x suuntaan etenevälle aallolle.

Aalloista muodostuu lineaarikombinaatio

\(\begin{align*}
\vec E(t,x,y,z)&=(E_x,E_y,E_z)=(0,E_0 \sin(\omega t-k x),E_0 \sin(\omega t-k y))\\\
\vec B(t,x,y,z)&=(B_x,B_y,B_z)=(\frac{E_0 k}{\omega} \sin(\omega t-k y),0,\frac{E_0 k}{\omega} \sin(\omega t-k x))
\end{align*}\)

Tämäkin on 3-dimensioinen aalto. Poimin kuvaan vain x-akselin (vasemmalta oikealle) pisteet. Voisi poimia minkä tahansa suoran tai tason, mutta valitsin nyt tämän:

lineaarikombinaatio.gif

Kuva on hiukan haastava, mutta E-komponentti pyörii yz-tasossa, toisin sanoen E ja x-akseli ovat kaikilla ajanhetkillä kohtisuorassa.

B-komponentti sen sijaan ei yleisesti ottaen ole kohtisuorassa minkään akseliin suhteen, eikä myöskään E-komponentin suhteen. On tosin ajanhetkiä, jolloin E ja B ovat kohtisuorassa, ja ajanhetkiä, jolloin B on yz-tasossa. Nämä on löydettävissä pistetulon lausekkeesta, kun rajoitutaan x-akselille

\(\vec E \cdot \vec B = \dfrac{E_0^2 k}{\omega} \sin (\omega t-kx ) \sin (\omega t)\)

Tämä \((E,B)\) on jännä aalto siinä mielessä, että 3-dimensioisesti en ainakaan löytänyt yksikäsitteistä suuntaa, johon se etenee. Se on eräänlainen "ristiaallokko", jossa on pyörimistäkin. Pitää ihmetellä joskus lisää.