Mohou elektrické a magnetické pole být současně nulová v homogenních elektromagnetických vlnách?

V jednotném elektromagnetickém vlnění nemohou elektrické pole (E) a magnetické pole (B) být současně nulová. To je způsobeno tím, že povaha elektromagnetických vln spočívá v tom, že elektrické a magnetické pole jsou k sobě kolmé a střídavě se mění v prostoru, což umožňuje šíření ve vakuu nebo v prostředí. Zde je podrobné vysvětlení tohoto jevu:

Definice elektromagnetické vlny

Elektromagnetická vlna je vlnový jev vyformovaný oscilujícími elektrickými a magnetickými poli, která jsou k sobě kolmá a kolmá k směru šíření vlny. Ve vakuu se elektromagnetické vlny šíří rychlostí rovnající se rychlosti světla c.

Základní vlastnosti elektromagnetických vln

Vztah mezi elektrickým a magnetickým polem: V elektromagnetických vlnách jsou elektrické pole E a magnetické pole B k sobě kolmé a obě jsou kolmé k směru šíření vlny.

Existuje pevný úměrnostní vztah mezi elektrickým a magnetickým polem elektromagnetických vln, tj. E = c * B, kde c je rychlost světla.

Vlnová rovnice

Šíření elektromagnetických vln lze popsat pomocí Maxwellových rovnic, které ukazují, jak se změny elektrického a magnetického pole vzájemně ovlivňují a vytvářejí fluktuace.

Mechanizmus šíření elektromagnetické vlny

Měnící se elektrická pole produkují magnetická pole:

Když se elektrické pole mění s časem, podle Faradayova zákona v Maxwellových rovnicích je generováno magnetické pole.

Matematický výraz je:

∇×E=− ∂B /∂t

Měnící se magnetické pole produkují elektrické pole:

Když se magnetické pole mění s časem, podle Ampérova zákona s Maxwellovým doplňkem v Maxwellových rovnicích je generováno elektrické pole.

Matematický výraz je:

∇×B=μ0*ϵ0*∂E/∂t

Elektrické a magnetické pole v elektromagnetických vlnách nemohou být současně nulová.

Protože elektromagnetické vlny šíří prostřednictvím interakce elektrického a magnetického pole, není možné, aby byla obě pole současně nulová. Pokud je elektrické pole nulové, pak podle Faradayova zákona nedochází k žádné změně magnetického pole; podobně, pokud je magnetické pole nulové, pak podle Ampérova-Maxwellova zákona nedochází k žádné změně elektrického pole. Proto šíření elektromagnetických vln může probíhat pouze tehdy, když jsou přítomna obě pole a vzájemně interagují.

Speciální případ

Ačkoli je v jednotném elektromagnetickém vlnění nemožné, aby bylo elektrické pole a magnetické pole současně nulová, mohou existovat situace, kdy je elektrické pole nebo magnetické pole nulové v určitém okamžiku nebo v určitém místě. Například:

Uzel

V některých místech může být elektrické nebo magnetické pole nulové, ale ne současně.Tato místa se nazývají uzly, ale jsou dočasné a nezůstávají trvale.

Souhrn

V jednotném elektromagnetickém vlnění nemohou být elektrické a magnetické pole současně nulová. Existence elektromagnetických vln závisí na tom, že elektrické a magnetické pole jsou k sobě kolmé a vzájemně interagují, což umožňuje jejich šíření v prostoru. Pokud je samotné elektrické nebo magnetické pole nulové, elektromagnetické vlny nemohou být vytvořeny. Proto jsou v elektromagnetických vlnách vždy přítomna obě pole, která vzájemně interagují a udržují šíření elektromagnetických vln.