Максимальная скорость нарастания напряжённости поля электромагнитной волны, Электродинамика Опции

[Дмитрий_Б]

В свободном пространстве распространяется плоская электромагнитная волна, частота колебания f, амплитуда колебания напряжённости электрического поля Е. В момент прохождения волны в некоторой точке пространства наблюдается скачок напряжённости поля от 0 до Е. Чему равен минимально возможный промежуток времени, за который напряжённость поля возрастает от 0.1Е до 0.9Е?

Сообщение отредактировал Дмитрий_Б - Oct 21 2011, 18:21

[Guest_@Ark_*]

Вопрос про скорость нарастания отвечен и валяется

Ничего не понял. Я в этой теме вопросов не задавал. Мне объяснять ничего не нужно, в том числе про Ы.

Сообщение отредактировал @Ark - Oct 26 2011, 01:39

[Andrey_1]

Ничего не понял. Я в этой теме вопросов не задавал. Мне объяснять ничего не нужно, в том числе про Ы.

Я это не Вам лично - просто Вы ответили на вопрос правильно я лишь процитировал Вас - всё остальное флуд или непонимание физики и математики камрадами

Сообщение отредактировал Andrey_1 - Oct 26 2011, 02:06

[EUrry]

grad(E) = (dE/dx)*i + (dE/dy)*j + (dE/dz)*k
....

Это всё понятно, я не возражаю, а лишь пытался интерпретировать вопрос автора. Очевидно, что электродинамическая теория на данный вопрос дает однозначный ответ без всяких "но", а дальше начинается хотите флуд, хотите философия. Но разграничение между ними составляет отдельный философский вопрос.

[Дмитрий_Б]

Волновым сопротивлением (которое постоянно) среды распространения,
вакуум в вашем случае. Z=E/H (~376,73 Ома.)

А вот эта мысль мне кажется интересной.
Если посмотреть на случай подачи на кабель с волновым сопротивлением Ro скачка напряжения U, то ток, протекающий от источника сигнала, составит I=U/R0. Это банально и есть масса литературы, где об этом говорится. При наличии желания, любой может проверить это спомощью генератора и осциллографа. Но ведь в кабеле также распространяется электромагнитная волна. Задача близка к задаче распространения плоской волны - в одном направлении.
Теперь о физике возбуждения скачкообразной волны в вакууме.
Действительно, при скачке напряжённости электрического поля возникает, теоретически - с бесконечной напряжённостью, - магнитное поле. Но дело в том, что скачок этого магнитного поля, в свою очередь, возбуждает скачок вихревого электрического поля, вектор которого противоположен вектору исходного электрического поля. О самоиндукции все знают, конечно. Очевидно, два этих процесса - воздействия скачка электрического поля - и реакции магнитного поля на него - находятся в некотором равновесии. Это равновесие устанавливается величиной волнового сопротивления пространства (вакуума - 120*PI Ом).
Поэтому, похоже, Aner прав.

[Dunadan]

Ваш вопрос, Дмитрий, являет собой чистую софистику наподобие стрелы Зенона. Если Вы не собираетесь углубляться в квантовые дебри и рассматривать что-то наподобие дискретности пространства, то уравнения Максвелла дают Вам четкий ответ. Допустим, у нас сферическая волна. Тогда в точке с радиусом-вектором r до момента времени r/с векторы напряженности были равны нулю, а в момент времени r/c их модули мгновенно, без всяких "переходных процессов", принимают значения E0*cos(fi0) и E0*cos(fi0)/Z0, где Z0 = 120pi Ом. И ничто в законах физики не запрещает такого изменения, т.к. квадраты модулей векторов поля определяют только объёмные плотности электрической и магнитной энергии. Но поскольку в каждый момент времени волновой фронт представляет собой лишь поверхность, то эти скачкообразные изменения плотностей энергий происходят в нулевом объёме. Поэтому сама энергия ЭМП нигде скачкообразно не изменяется, она лишь распределяется в пространстве.

[AndrewN]

Ждём спецов по квантовой электродинамике.

Я не спец, но с квантовой точки зрения нет ни волны ни фронта, а есть релятивистский фотонный газ, в котором кванты летят в виде плотностей вероятности и подчиняясь принципу неопределённости. А поскольку фронта нет, то и нарастать нечему, а модуль плотность вероятности стремится к нулю при увеличении радиуса.

[khach]

Народ, вы не туда смотрите. Чистое теоретизирование ничего не даст- фундаментального запрета в природе на величину фронта ЭМ волны нет (кроме планковского квантования). А реально достигнутые времена все время уменьшаются. Смотрите на сверхкороткие лазерные импульсы. Год назад мировой рекорд стабилизации фронта волны был 12 аттосекунд, сколько сейчас -незнаю. http://www.rdmag.com/News/2010/05/Energy-P...tosecond-pulse/. Сколько периодов волны входит в цуг (волновой пакет)- тоже смотрите по ссылке. Попадалась где-то еще ссылка на длину цуга 80 аттосекунд на длине волны 15нм. Крутизну фронта считайте сами. Мощность импульса конечно надо искать в соответствующих статьях.

[Dunadan]

Я не спец, но с квантовой точки зрения нет ни волны ни фронта, а есть релятивистский фотонный газ, в котором кванты летят в виде плотностей вероятности и подчиняясь принципу неопределённости. А поскольку фронта нет, то и нарастать нечему, а модуль плотность вероятности стремится к нулю при увеличении радиуса.

На радиочастотах применять квантовую механику столь же необходимо, как высчитывать увеличение массы идущего человека по сравнению с покоящимся или применять принцип Гейзенберга к движущемуся автомобилю. Каждая теория имеет свою область применения. Топикстартеру было интересно, что говорит на этот счет классическая электродинамика, так вот, она говорит, что никаких переходных процессов и прочих философских конструкций не имеет место быть. Если даже квантовая теория и говорит обратное (адекватных объяснений я здесь пока не увидел), то это время будет экстремально мало по сравнению с периодом, и на практике им опять-таки можно пренебречь.

[AndrewN]

http://www.rdmag.com/News/2010/05/Energy-P...tosecond-pulse/
...
Крутизну фронта считайте сами

Очень характерная, классическая картинка, прямо из учебника по физике. Никаких скачков, фронт (модуля Е или Н) плавненько так нарастает, а в хвосте пакета так же гладенько убывает. Апрроксимируется наверняка чем-то близким к функции Гаусса, потому что от нуля, и в нуле функции её производная, скорее всего тоже равна нулю. Кто бы сомневался. Смысла считать крутизну фронта немного, факт тот, что она < \Inf.

На радиочастотах применять квантовую механику столь же необходимо, как высчитывать увеличение массы идущего человека по сравнению с покоящимся или применять принцип Гейзенберга к движущемуся автомобилю.

1) Старые люди говорят, что легче сидеть (в покое), а идти тяжело - вот подтверждение принципа относительности (масса нарастает).

2) Гаишник останавливает машину (в процессе измерения совершая воздействие на измеряемый объект, его квантовое состояние изменяется), водитель прикладывается в очередной раз к бутыл-ке и изрекает а) "я знаю куда еду, но не знаю где я" или б) "я не знаю куда еду, но знаю где я" - что подтверждает принцип неопределённости в паре дополнительных операторов координаты/импульса...

Сообщение отредактировал AndrewN - Nov 22 2011, 12:34

[EUrry]

Время установления поляризации вакуума м. б. не бесконечно мало? Только настолько мало, что пока не удалось зафиксировать. И тогда даже из классической теории что-то может последовать, но для "мирских" частот это всё-равно будет ни к чему.

[AndrewN]

Время установления поляризации вакуума м. б. не бесконечно мало? Только настолько мало, что пока не удалось зафиксировать. И тогда даже из классической теории что-то может последовать, но для "мирских" частот это всё-равно будет ни к чему.

Только то, что иудеи правят миром, а что же ещё-то? Куды же классический "ваакуум" поляризовать-то за малое время, он же "памятник" (релятивистский, согласно Э.Рязанову) (т.е. классическое ничто, пространство), можно? Физическое поле, при соблюдении прочих других условий, ещё кое-как то можно поляризовать (при том, что мы под поляризацией и полем понимаем общепринятые физические определения, а не площадь тахрир), но дальше - тишина ...

Сообщение отредактировал AndrewN - Nov 23 2011, 23:39

[Dunadan]

Время установления поляризации вакуума м. б. не бесконечно мало? Только настолько мало, что пока не удалось зафиксировать. И тогда даже из классической теории что-то может последовать, но для "мирских" частот это всё-равно будет ни к чему.

А как из классической теории в этом случае может что-то последовать, если априори она не занимается такими вещами, как поляризация вакуума?

[Aner]

Классической теорией многие электромагнитные явления никак не объяснить, только используя квантовую теорию поля.