Sähkömagneettisen aallon olemus

[Eusa]

On muistettava, että sähkömagneettisessa kentässä Liénard–Wiechert-projektio­periaate koskee myös kentässä eteneviä aaltopaketteja.

Yleisesti:
Sähkö­signaali kulkee valonnopeudella 0-kuidussa (viive t – r/c). Kun vaihe Φ kääntyy 180 astetta antipodaaliseen kuituun, sama tieto ilmestyy haamusektoriin ja muodostaa kiertävän B-kentän. Wistor-kerroksessa tämä näyttäytyy “pseudomonopolina”, mutta aika-avaruudessa pistemonopolia ei ole. Koska F on reaalinen kaarevuus, myös sen B-projektiolla on sama energiatenso­ri­panos; se ei ole pelkkä kinemaattinen artefakti. Se on "todellinen", mutta havaitsijasta riippuva – aivan kuten Liénard–Wiechert-­logiikka määrää. Vastakkaiset 0-kuidut (±-varaus) sulkeutuvat virtasilmukaksi; ulkopuolinen havaitsija kokee magneettisen dipolin. Dipoli-B on täsmälleen se viiveellinen projektio E-kentästä. Rintama vaikuttaa neutraalin rakenteen itseisaikaan nähden vuorotellen eteen- ja taaksepäin aikaulottuvuuksissa - eli vuoroin neutraalissa rakenteessa oleville vastakkaisille sähkövarausmonopoleille. Havaitsijan kannalta tämä pakottaa näkyviin dipolin: etelä- ja pohjois­napaisuus vuorottelevat ajan funktiossa, jolloin radiaalinen B-vuontiheys kumoutuu hetkellisesti. Koska virtauksen perus­symmetria ei vaihda magneettista “varaustaan”, vaan ainoastaan sen kausaalisen suunnan, invarianssi ∇·B = 0 pysyy voimassa. Näin pistemonopolia ei synny, mutta dipolimomentti on väistämätön havaintoprojektio. Antipodaaliset sähkövaraukset antavat antipodaaliset magneettiset pseudomonopolit. Ajattele valon­sädettä, joka kiertyy itsekseen ja leikkaa havaitsijan ajanhetken kahdesti vastakkaisin suuntavektorein: kumpikin leikkaus näyttää magneettiselta navalta, mutta koko geodesinen rakenne on suljettu ja säilyttää kokonais­symmetrian. Pseudomonopoli on: valon­laatuinen kiertorintama, ei pistelähde.

Etenevä sähkömagneettinen aalto on nollakuidun vaihekäännöksen viivästetty projektio antipodaalisten Klein-pintojen välillä: jokainen puolijakso vaihtaa sähköisen kantajan magneettiseksi varjoksi, jolloin saadaan reaalinen kenttä \(F\), jossa \(\nabla\!\cdot\!\mathbf{B}=0\) – piste­monopoleja ei synny, vain jatkuvasti sulkeutuva dipolirintama etenee aallon mukana.

[pähkäilijä]

Edelliseen tasoaaltoon liittyen: Ilmeisesti tarkoitat "aallonharjalla" niitä tasoja, joissa E- ja B-komponenit ovat suurimmillaan, ja "pohjalla" tasoja, joissa E- ja B-komponentit ovat nolla ?

Tarkoitan pohjalla max "tehoa" yhtälailla. Meren aallossa huippu sisältää max potentiaalin ja pohja max paineen, molemmat on "huipputehoja" mutta eri muodossa. Ajattelen että sama lainalaisuus on sm-aallossa, huippu ja pohja on yhtä "tehokkaita" mutta voimien suunnat on erilaiset?

sähkömagneettisessa aallossa ei taida tuon kaltaisia "pohjia" ja "huippuja" olla. Sen sijaan on pisteistä, joissa E- ja B-komponentit ovat suurimmillaan, ja pisteistä, joissa molemmat ovat nolla. Edellisessä tasoaallon kuvassa nuo maksimien tasot ja nollatasot seuraavat toisiaan.

"Korttipakkakuvassa" näkyy kuinka nuolten suunta muuttuu mutta kuvaako nuolet kenttävoimakkuutta vai kentän voimien suuntaa? Veikkaan että kenttävoimakkuutta. Etsin kuitenkin voimien suunnista eroa jos kerran dipolin varauksen kiihdytyssuunnallakin 180 asteen ero. Kun sanotaan että sm-säteily on poikittaista aaltoliikettä, veikkaan että juuri nämä "voimat" on niitä poikittaisia.

[QS]

"Korttipakkakuvassa" näkyy kuinka nuolten suunta muuttuu mutta kuvaako nuolet kenttävoimakkuutta vai kentän voimien suuntaa? Veikkaan että kenttävoimakkuutta.

Kuvaavat sähkökentän voimakkuutta ja magneettivuon tiheyttä, jotka yhdistettynä ovat kenttävoimakkuus. Tämän voi esittää myös 16-komponenttisena kenttävoimakkuustensorina.

Kumpikaan näistä ei tosiaan ole etäisyysmitta, jonka yksikkö olisi esimerkiksi metri tai millimetri, vaikka kuviin E- ja B-vektorit usein piirretäänkin siirtymävektorin näköisiksi. Ne tulee ajatella kakissa avaruuden pisteissä olevina kahtena lukuarvona, joita voi kylläkin käsitellä kuten vektoreita käsitellään.

"Kentän voima" on haastava, sillä sanaparissa yhdistyy kenttä ja Newtonin mekaniikan voima.

Etsin kuitenkin voimien suunnista eroa jos kerran dipolin varauksen kiihdytyssuunnallakin 180 asteen ero. Kun sanotaan että sm-säteily on poikittaista aaltoliikettä, veikkaan että juuri nämä "voimat" on niitä poikittaisia.

Voimalla tässä yhteydessä tarkoitettaisiin Newtonin mekaniikan (kaltaista) voimaa, joka kohdistuu varattuun hiukkaseen, kun se kohtaa sähkömagneettisen kentän. Tämän Lorentzin voiman suunta ei kuitenkaan ole sama kuin E- tai B-komponentin suunta.

Jos vielä sähkömagneettisen kentän muodostumiseen palataan, niin varauksen edestakainen värähtelytaajuus määrittää muodostuvan aallon taajuuden (ja aallonpituuden). Kenttävoimakkuus, E- ja B-komponenttien amplitudi, määräytyy varauksen kiihtyvyydestä. Mitä suurempi kiihtyvyys sitä suurempi amplitudi, ja samalla suurempi säteilyteho. Semiklassisesti suuri amplitudi tarkoittaa suurta fotonimäärää.

Esimerkiksi antenni, johon survotaan hurjan paljon sähkötehoa, tuotaa antennin kuumenemisen lisäksi suurien amplitudin aaltoa, joka tarkoittaa myös sitä, että antennista irtoaa suuri määrä fotoneita verrattuna siihen, että antennia käytettäisiin taskulampun paristoilla.

[pähkäilijä]

"Korttipakkakuvassa" näkyy kuinka nuolten suunta muuttuu mutta kuvaako nuolet kenttävoimakkuutta vai kentän voimien suuntaa? Veikkaan että kenttävoimakkuutta.

Kuvaavat sähkökentän voimakkuutta ja magneettivuon tiheyttä, jotka yhdistettynä ovat kenttävoimakkuus. Tämän voi esittää myös 16-komponenttisena kenttävoimakkuustensorina.

Kumpikaan näistä ei tosiaan ole etäisyysmitta, jonka yksikkö olisi esimerkiksi metri tai millimetri, vaikka kuviin E- ja B-vektorit usein piirretäänkin siirtymävektorin näköisiksi. Ne tulee ajatella kakissa avaruuden pisteissä olevina kahtena lukuarvona, joita voi kylläkin käsitellä kuten vektoreita käsitellään.

"Kentän voima" on haastava, sillä sanaparissa yhdistyy kenttä ja Newtonin mekaniikan voima.

Etsin kuitenkin voimien suunnista eroa jos kerran dipolin varauksen kiihdytyssuunnallakin 180 asteen ero. Kun sanotaan että sm-säteily on poikittaista aaltoliikettä, veikkaan että juuri nämä "voimat" on niitä poikittaisia.

Voimalla tässä yhteydessä tarkoitettaisiin Newtonin mekaniikan (kaltaista) voimaa, joka kohdistuu varattuun hiukkaseen, kun se kohtaa sähkömagneettisen kentän. Tämän Lorentzin voiman suunta ei kuitenkaan ole sama kuin E- tai B-komponentin suunta.

Jos vielä sähkömagneettisen kentän muodostumiseen palataan, niin varauksen edestakainen värähtelytaajuus määrittää muodostuvan aallon taajuuden (ja aallonpituuden). Kenttävoimakkuus, E- ja B-komponenttien amplitudi, määräytyy varauksen kiihtyvyydestä. Mitä suurempi kiihtyvyys sitä suurempi amplitudi, ja samalla suurempi säteilyteho. Semiklassisesti suuri amplitudi tarkoittaa suurta fotonimäärää.

Esimerkiksi antenni, johon survotaan hurjan paljon sähkötehoa, tuotaa antennin kuumenemisen lisäksi suurien amplitudin aaltoa, joka tarkoittaa myös sitä, että antennista irtoaa suuri määrä fotoneita verrattuna siihen, että antennia käytettäisiin taskulampun paristoilla.

Voiko tehdä peukalosäännön voimasta? Ajattelen että alussa on vain jokin voima (oli mikä tahansa voima) joka kiihdyttää varausta ja sitten se emittoi aallon (kiihdytykseen nähden sivulle). Kun aalto jossain vaiheessa absorboituu, se taas pukkaa jotain toista varausta sivulle. Siitä tulee hakasulun näköinen kuvio [ jossa väkäset kertoo juuri sivusuuntaisuudesta (sm-aaltoliikkeen sivusuuntaisuudesta). 
Tässä toteutuisi hyvin aikasymmetria eli hakasulun voi piirtää kumminpäin tahansa ja luonto toimii symmetrisesti. Jos tapahtuma kuvataan, ei pysty sanomaan kuinka päin se on tapahtunut, siis jos filmiä kelataan eteen- tai taaksepäin.

[QS]

Voiko tehdä peukalosäännön voimasta? Ajattelen että alussa on vain jokin voima (oli mikä tahansa voima) joka kiihdyttää varausta ja sitten se emittoi aallon (kiihdytykseen nähden sivulle). Kun aalto jossain vaiheessa absorboituu, se taas pukkaa jotain toista varausta sivulle. Siitä tulee hakasulun näköinen kuvio [ jossa väkäset kertoo juuri sivusuuntaisuudesta (sm-aaltoliikkeen sivusuuntaisuudesta).
Tässä toteutuisi hyvin aikasymmetria eli hakasulun voi piirtää kumminpäin tahansa ja luonto toimii symmetrisesti. Jos tapahtuma kuvataan, ei pysty sanomaan kuinka päin se on tapahtunut, siis jos filmiä kelataan eteen- tai taaksepäin.

Ensiksi mainittu varaus säteilee lähes 360 astetta ympäriinsä, ei vain "sivusuuntaan". Suurin osa energiasta ja liikemäärästä menee muualle kuin toiseen varaukseen.

Kun tarkastellaan koko systeemiä (1. varaus, sähkömagneettinen aalto, 2. varaus), niin ajansiirron ja myös ajankäännön symmetria pätee.

[pähkäilijä]

Voiko tehdä peukalosäännön voimasta? Ajattelen että alussa on vain jokin voima (oli mikä tahansa voima) joka kiihdyttää varausta ja sitten se emittoi aallon (kiihdytykseen nähden sivulle). Kun aalto jossain vaiheessa absorboituu, se taas pukkaa jotain toista varausta sivulle. Siitä tulee hakasulun näköinen kuvio [ jossa väkäset kertoo juuri sivusuuntaisuudesta (sm-aaltoliikkeen sivusuuntaisuudesta).
Tässä toteutuisi hyvin aikasymmetria eli hakasulun voi piirtää kumminpäin tahansa ja luonto toimii symmetrisesti. Jos tapahtuma kuvataan, ei pysty sanomaan kuinka päin se on tapahtunut, siis jos filmiä kelataan eteen- tai taaksepäin.

Ensiksi mainittu varaus säteilee lähes 360 astetta ympäriinsä, ei vain "sivusuuntaan". Suurin osa energiasta ja liikemäärästä menee muualle kuin toiseen varaukseen.

Kun tarkastellaan koko systeemiä (1. varaus, sähkömagneettinen aalto, 2. varaus), niin ajansiirron ja myös ajankäännön symmetria pätee.

Mitäköhän sitten tarkoittaa sm-aallon poikittainen aaltoliike? Tarkoittaako se keskimäärin poikittaista?

 Erikoista miksi aalto lähtee sattumanvaraiseen suuntaan, ehkä emissio"pinta" on kaikkea muuta kuin sileä? Jos olisi sileä, aallot olisivat 90 asteessa pintaan nähden? Pinnassa tapahtuva muutos on erikoinen, kun varausta kiihdytetään, sen ympärillä oleva kenttä jotenkin vastustaa kiihdytystä ja vastustuksen energia muuttuu aalloiksi. Kumma että kenttä vastustaa mutta elektronin massan vastustus on massan hitautta, ne on hyvin erilaisia vastuksia?

[QS]

Mitäköhän sitten tarkoittaa sm-aallon poikittainen aaltoliike?

Kaikissa aallon kohdassa E- ja B-komponentit ovat kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan (Poyntingin vektori) nähden.

Erikoista miksi aalto lähtee sattumanvaraiseen suuntaan

Mitä sattumanvaraista näet esimerkiksi dipoliantennin säteilykuviossa?

[pähkäilijä]

Mitäköhän sitten tarkoittaa sm-aallon poikittainen aaltoliike?

Kaikissa aallon kohdassa E- ja B-komponentit ovat kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan (Poyntingin vektori) nähden.

Erikoista miksi aalto lähtee sattumanvaraiseen suuntaan

Mitä sattumanvaraista näet esimerkiksi dipoliantennin säteilykuviossa?

Onko dipoliantenni tanko vai pallo? Olen saanut sen kuvan että tanko ja siksi sen kupeesta voi lähteä eri kulmissa aallot. Pallosta (tai pisteestä) voi lähteä vain suoraan. Ainakin tangossa elektroni saa suoran kiihdytyksen.

 E- ja B-komponentit olen käsittänyt voimakkuuksiksi eli aallon "korkeus" ei kuvaa poikkeamaa keskilinjalta vaan kenttävoimakkuutta. Eri asia on sitten voiman suunta, se olisi erilainen aallonharjalla ja pohjassa, että tämä olisi tasan 90 astetta? 

[QS]

Mitäköhän sitten tarkoittaa sm-aallon poikittainen aaltoliike?

Kaikissa aallon kohdassa E- ja B-komponentit ovat kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan (Poyntingin vektori) nähden.

Erikoista miksi aalto lähtee sattumanvaraiseen suuntaan

Mitä sattumanvaraista näet esimerkiksi dipoliantennin säteilykuviossa?

Onko dipoliantenni tanko vai pallo? Olen saanut sen kuvan että tanko ja siksi sen kupeesta voi lähteä eri kulmissa aallot. Pallosta (tai pisteestä) voi lähteä vain suoraan. Ainakin tangossa elektroni saa suoran kiihdytyksen.

E- ja B-komponentit olen käsittänyt voimakkuuksiksi eli aallon "korkeus" ei kuvaa poikkeamaa keskilinjalta vaan kenttävoimakkuutta. Eri asia on sitten voiman suunta, se olisi erilainen aallonharjalla ja pohjassa, että tämä olisi tasan 90 astetta?

Dipolin voi ajatella kahdesta varauksesta muodostuvaksi systeemiksi. Myös yhden sähkövarauksen (monopoli) säteilykuvio etenee lähes 360 astetta joka suuntaan. Kuvio on erilainen kuin dipolin, mutta vastaavalla tavalla symmetrinen muodoltaan.

Pitää paikkaansa, että E- ja B-komponentit eivät ole korkeuksia tai etäisyyksiä. Monet sotkeutuvat niin ajattelemaan, ja se johtaa heti väärinkäsityksiin. Kun tarkkoja ollaan, niin Poyntingin vektorikaan ei ole etäisyys tai siirtymävektori, vaan energiavuon tiheys. Silläkään ei siis ole "pituusmittaa metreinä". Mutta sen voi ajatella osoittavan suunnan, johon sähkömagneettinen aalto etenee.

Kun sm-kenttään asetetaan testivaraus, niin siihen kohdistuu Lorentzin voima, jonka suunta riippuu E-komponentista, B-komponentista, testivarauksen nopeusvektorin suunnasta, ja siitä, onko testivaraus positiivien vaiko negatiivinen. Tuo voimavektorin on hyvin paljon tilanteesta riippuva.

 

 

[pähkäilijä]

Mitäköhän sitten tarkoittaa sm-aallon poikittainen aaltoliike?

Kaikissa aallon kohdassa E- ja B-komponentit ovat kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan (Poyntingin vektori) nähden.

Erikoista miksi aalto lähtee sattumanvaraiseen suuntaan

Mitä sattumanvaraista näet esimerkiksi dipoliantennin säteilykuviossa?

Onko dipoliantenni tanko vai pallo? Olen saanut sen kuvan että tanko ja siksi sen kupeesta voi lähteä eri kulmissa aallot. Pallosta (tai pisteestä) voi lähteä vain suoraan. Ainakin tangossa elektroni saa suoran kiihdytyksen.

E- ja B-komponentit olen käsittänyt voimakkuuksiksi eli aallon "korkeus" ei kuvaa poikkeamaa keskilinjalta vaan kenttävoimakkuutta. Eri asia on sitten voiman suunta, se olisi erilainen aallonharjalla ja pohjassa, että tämä olisi tasan 90 astetta?

Dipolin voi ajatella kahdesta varauksesta muodostuvaksi systeemiksi. Myös yhden sähkövarauksen (monopoli) säteilykuvio etenee lähes 360 astetta joka suuntaan. Kuvio on erilainen kuin dipolin, mutta vastaavalla tavalla symmetrinen muodoltaan.

Pitää paikkaansa, että E- ja B-komponentit eivät ole korkeuksia tai etäisyyksiä. Monet sotkeutuvat niin ajattelemaan, ja se johtaa heti väärinkäsityksiin. Kun tarkkoja ollaan, niin Poyntingin vektorikaan ei ole etäisyys tai siirtymävektori, vaan energiavuon tiheys. Silläkään ei siis ole "pituusmittaa metreinä". Mutta sen voi ajatella osoittavan suunnan, johon sähkömagneettinen aalto etenee.

Kun sm-kenttään asetetaan testivaraus, niin siihen kohdistuu Lorentzin voima, jonka suunta riippuu E-komponentista, B-komponentista, testivarauksen nopeusvektorin suunnasta, ja siitä, onko testivaraus positiivien vaiko negatiivinen. Tuo voimavektorin on hyvin paljon tilanteesta riippuva.

Sivutuotteena tuli mieleen jos E- ja B-komponentti pysyisi paikallaan, niin olisiko niitä sekunnin kuluttua?   Jos ei olisi, kertoo se valon nopeuden syyn? Tarkoitan jos kenttä ei voi säilyä eikä energia hävitä, niin onko energian silloin pakko mennä c nopeudella? Jos c nopeus on ainut tapa säilöä energia? Sillä mahdotonta on energian kadota, olisiko c nopeus säilymisen muoto?