Kas elektriline ja magnetiline väli võivad ühtlasi olla nii ühtlasest elektromagnetilisest lainest samaaegselt null?

Ühtlasel elektromagnetilisel lainel ei saa elektriväli (E) ja magnetväli (B) olla samaaegselt null. See on nii, kuna elektromagnetiliste lainete loomus seisneb selles, et elektri- ja magnetväljad on omavahel ristlikud ning vahelduvad ruumis, levides nii vaakumis või keskkonnas. Siin on selle ilmingu üksikasjalik selgitus:

Elektromagnetilise lainete määratlus

Elektromagnetiline laine on lainefenomen, mis tekib vinguvate elektri- ja magnetväljade kaudu, mis on omavahel ristlikud ja ristlikud lainelaevenduse suunaga. Vaakumis liiguvad elektromagnetilised lained kiirusega, mis võrdub valguse kiirusega c.

Elektromagnetiliste lainete põhiline omadused

Elektri- ja magnetvälja suhe: Elektromagnetilistes lainetes on elektriväli E ja magnetväli B omavahel ristlikud, mõlemad on ristlikud lainelaevenduse suunaga.

Elektromagnetiliste lainete elektri- ja magnetvälja vahel on kindel proportsionaalne suhe, st antud E =c antud B, kus c on valguse kiirus.

Lainevõrrand

Elektromagnetiliste lainete laienemist kirjeldatakse Maxwelli võrrandite abil, mis näitavad, kuidas elektri- ja magnetväljade muutused interakteeruvad, luues fluktuatsioone.

Elektromagnetilise lainete levikumechanism

Muutuvad elektriväljad toovad kaasa magnetvälju:

Kui elektriväli muutub ajas, siis Maxwelli võrrandite Faraday seaduse järgi tekib magnetväli.

Matemaatiline väljend on:

∇×E=− ∂B /∂t

Muutuv magnetväli toob kaasa elektriväli:

Kui magnetväli muutub ajas, siis Maxwelli võrrandite Ampere seaduse ja Maxwelli lisaga tekib elektriväli.

Matemaatiline väljend on:

∇×B=μ0*ϵ0*∂E/∂t

Elektromagnetilistes lainetes ei saa elektri- ja magnetväljade olla samaaegselt null.

Kuna elektromagnetilised lainete levik sõltub elektri- ja magnetväljade interaktsioonist, on võimatu, et mõlemad oleksid null ühelgi hetkel. Kui elektriväli on null, siis Faraday seaduse kohaselt ei ole magnetväljas muutust; samuti, kui magnetväli on null, siis Ampere-Maxwelli seaduse kohaselt ei ole elektriväljas muutust. Seega, elektromagnetiliste lainete levik saab toimuma ainult siis, kui mõlemad, elektri- ja magnetväljad, on olemas ja interakteeruvad.

Eriline juhtum

Vaatamata sellele, et elektriväli ja magnetväli ei saa olla samaaegselt null ühtlasel elektromagnetilisel lainel, võib esineda olukordi, kus elektriväli või magnetväli on null teatud aja või ruumi punktides. Näiteks:

Noodid

Mõnes kohtas võib olla elektriväli või magnetväli null, kuid mitte samaaegselt. Need kohad nimetatakse noodiks, kuid need on ajutised ja ei kesta.

Kokkuvõte

Ühtlasel elektromagnetilisel lainel ei saa elektri- ja magnetvälja olla samaaegselt null. Elektromagnetiliste lainete olemasolu sõltub elektri- ja magnetväljade omavahelistest ristlikest suhetest ja nende interaktsioonist, mis toob kaasa nende levikuruumis. Kui ükski neist väljadest on null, ei saa elektromagnetilisi lainekujundeid tekkida. Seetõttu on elektromagnetilistes lainetes elektri- ja magnetväljad alati olemas ja interakteeruvad, säilitades elektromagnetiliste lainete leviku.