Продольные электромагнитные волны
«Связь массы и энергии. Первый вклад в этот вопрос внес Ф.Хазенерль, открывший соотношение между массой и энергией электромагнитного излучения. На основании формул релятивистской механики А.Эйнштейн логическим путем вывел аналогичное соотношение между механической массой и механической энергией, ...»
Математическая физика. Энциклопедия. РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ЭФФЕКТ.
«Понятие электромагнитного импульса было введено Максом Абрагамом еще до возникновения теории относительности.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.24.
«Существование импульса электромагнитного поля впервые было экспериментально обнаружено в опытах П.Н.Лебедева по измерению давления света (1899 - 1901).»
Физический энциклопедический словарь. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ.
«Импульс электромагнитного поля p = W/c, ... получим p = mc = W/c, откуда W = mc2. Это соотношение между массой и энергией электромагнитного поля является универсальным законом природы.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.301.
Т.е. вывод электродинамического соотношения W = mc2 между массой и энергией в электромагнитной волне не связан с теорией относительности, так как вытекает из электродинамики и был выведен, а также экспериментально проверен еще до возникновения теории относительности. Скорость распространения электромагнитных волн зависит от свойств диэлектрика, его диэлектрической и магнитной проницаемостей, поэтому соотношение также имеет материальный вид m = e0m0W, где масса представляет электромагнитную энергию поля и определяется через диэлектрическую и магнитную проницаемости физического вакуума.
«... e0, m0 - проницаемости вакуума, ...»
Физическая энциклопедия. ИМПЕДАНС.
«... для вакуума: D = e0E, где e0 - электрическая проницаемость вакуума ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.
Взаимопревращения элементарных частиц ("сгустков электромагнитной энергии") - это переход одной формы электромагнитной энергии в другую, т.е. различные формы материи - это различные формы электромагнитной энергии, поэтому соотношение W = mc2 (W = m/e0m0, m = e0m0W) между электромагнитной энергией и массой является универсальным законом природы.
«... электромагнитный процесс превращения электрона и его античастицы - позитрона при их столкновении в электромагнитное излучение. ... материя в этом процессе не уничтожается, а лишь превращается из одной формы в другую.»
Физический энциклопедический словарь. АННИГИЛЯЦИЯ ПАРЫ.
В данном электромагнитном процессе наблюдается превращение продольных электромагнитных волн в поперечные - потоки электрического смещения поля изменяют свою ориентацию с продольной на поперечную, т.е. одни электромагнитные частицы превращаются в другие электромагнитные частицы. Электрон имеет электрическое и магнитное поля, его спин рассчитывается через электромагнитные постоянные как круговое движение замкнутой продольной электромагнитной волны J = eФ0/2p, где e - квант электрического заряда, Ф0 - квант магнитного потока. Комптоновская длина волны l = 2eФ0/mc и радиус r = eФ0/pmc = 3.9·10-13 м, т.е. все свойства указывают на электромагнитную природу электрона.
«Энергия не возникает из ничего и не исчезает, она может только переходить из одной формы в другую. ... Энергия покоя может переходить в другие виды энергии при превращениях частиц.»
Физический энциклопедический словарь. ЭНЕРГИЯ.
«... СТО создала предпосылки для того, чтобы считать электромагнитное излучение одной из форм материи, а световые кванты - реальными элементарными частицами.»
Физический энциклопедический словарь. ФОТОН.
«В таком подходе частицы выступают как возбужденные состояния системы (поля).»
Физическая энциклопедия. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ.
Все частицы материи, а не только фотоны, представляют электромагнитные волны (возмущения поля) и, как возбужденные состояния поля, обладают волновыми свойствами. Взаимопревращение элементарных частиц - это взаимопревращение электромагнитных волн, т.е. взаимопревращение полевых форм электромагнитной материи, которые обладают электромагнитной массой m = e0m0W.
«С квантовой точки зрения элементарные возбуждения электромагнитного поля обладают всеми свойствами частиц.»
Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000. С.646.
«Итак, экспериментально было доказано существование особых электромагнитных квантов, или фотонов, как их впоследствии назвали.»
Квантовая физика. И.Е.Иродов. 2001. С.22.
Элементарные возбуждения поля представляют электромагнитные кванты, где дискретны не только энергия и импульс, а также электрический поток, магнитный поток и ток смещения.
Любые возмущения поля являются материальными образованиями - обладают энергией (массой), а так как они дискретны, то их можно рассматривать как частицы материи.
Электромагнитные кванты (порции) с продольной или поперечной ориентацией возмущений являются устойчивыми образованиями за счет неделимости дискретных областей возмущения в один квант заряда. Дискретность возмущений является проявлением корпускулярных свойств поля.
«... опыт показывает, ... у поля выявляются корпускулярные свойства, ...»
Физическая энциклопедия. ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ.
Т.е. поле дискретно - состоит из квантов. Дискретная положительная область электрического возмущения поля условно имеет избыток в один квант заряда, отрицательная - недостаток. Если где-то возникает область с избытком, то обязательно возникает и область с недостатком - дырка, тем самым выполняется закон сохранения заряда. Смещение квантов приводит к образованию разноименных областей возмущения поля, поэтому возмущения всегда связаны с токами смещения, т.е. электрическое смещение связано со смещением квантов поля. Процесс смещения квантов поля представляет ток электрического смещения как движущийся поток квантов поля. Согласно электродинамике, электрическое смещение (поляризованность диэлектрика) - это относительное смещение положительных и отрицательных электрических зарядов в электрически нейтральной среде Кл/м2. Электрическое смещение поля не распространяется мгновенно, изменения поля происходят последовательно от точки к точке (от кванта к кванту), в каждой следующей точке полевого пространства происходит смещение квантов поля, представляя ток электрического смещения. Электрическое смещение в виде вихревого электрического поля может распространяться самостоятельно, представляя электромагнитную волну, например, фотон - это распространяющееся поперечное смещение в один квант поля (заряда).
«Взаимодействие при этом передается постепенно, от точки к точке, в таком измененном пространстве.»
Физическая энциклопедия. ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ.
Т.е. изменение полевого пространства происходит последовательно.
Согласно теории электромагнитного поля Максвелла, лежащей в основе электродинамики, электродинамический вакуум (полевое пространство) состоит из связанных электрических зарядов, т.е. с точки зрения электродинамики электрический ток смещения - это обычный ток поляризации (существование токов смещения подтверждено экспериментально). Любой ток - это кулоны в секунду (Кл/с), т.е. ток электрического смещения - это смещение количества электричества в виде связанных заряженных частиц в веществе или квантов поля в физическом вакууме.
«Для обоснования добавочного члена в уравнении Максвелл постулировал аналогию между диэлектрической и механической упругой средами. Согласно этой аналогии, под действием приложенного электрического поля в диэлектрической среде происходит электрическое смещение (т.е. относительное смещение положительных и отрицательных электрических зарядов в электрически нейтральной среде), пропорциональное приложенному полю. Изменение во времени этого смещения представляет собой такой же электрический ток, как и ток проводимости.»
Физическая энциклопедия. СМЕЩЕНИЯ ТОК.
«Поляризованность, электрическое смещение - единица Кл/м2»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.562.
«Этот эффект аналогичен поляризации диэлектрической среды внесенным в нее зарядом, что и обусловлено названием явления.»
Физический энциклопедический словарь. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВАКУУМА.
Поляризованность вакуума - единица Кл/м2. Любая поляризация представляет электрическое смещение заряженных частиц или квантов поля.
Вакуум является диэлектрической средой, т.е. кванты, смещаясь, находятся в связанном состоянии, поэтому могут распространяться поперечные возмущения поля, а токи всегда замкнуты. То, что вакуум является диэлектриком и в нем, так же как токи поляризации, могут течь токи электрического смещения, - это экспериментальный факт.
Согласно законам электродинамики, токи текут только по замкнутому пути, т.е. замкнутость - форма существования тока.
«Полный ток, равный сумме тока смещения и тока проводимости, всегда является замкнутым.»
Физический энциклопедический словарь. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ.
Т.е. является замкнутым, даже если имеется только ток смещения (без тока проводимости), например, в виде вихревого электрического поля. Все известные экспериментальные факты, где ток смещения наблюдается в свободном состоянии (без тока проводимости), подтверждают, что в свободном состоянии ток смещения всегда замкнут, т.е. течет по замкнутому кругу. При этом токи смещения всегда текут по орбитам, на которых укладывается целое число длин волн возмущений поля. Например, в поперечной электромагнитной волне эффективный радиус, по которому течет замкнутый электрический ток смещения: r = l/2p, где l - длина электромагнитной волны, т.е. орбита равна длине волны. Или другой пример: ток электрического смещения электронов в атоме, где также на орбитах всегда укладывается целое число длин волн возмущений поля (боровские орбиты), что, согласно принципу Гюйгенса, не создает излучения - парциальные волны, интерферируя, полностью гасят друг друга.
Любой переменный ток представляет волну, поэтому его надо рассматривать с учетом волновых свойств. Например, продольные переменные токи смещения представляют продольные электромагнитные волны. Токи всегда стремятся течь по кратчайшему пути, поэтому продольные электромагнитные волны замкнуты по минимуму - орбита равна длине волны (исключением является распространение продольных электромагнитных волн - TM-волн в волноводах). Замкнутость продольных электромагнитных волн не позволяет использовать их в радиосвязи.