შესაძლოა ელექტრული და მაგნიტური ველები ერთდროულად იყვნენ ნულოვანი ერთფერიან ელექტრომაგნიტურ ტალღებში?

ერთფეროვანი ელექტრომაგნიტურ ტალღაში ელექტრული ველი (E) და მაგნიტური ველი (B) ერთდროულად ნული ვერ იქნება. ეს იმიტომ, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღების ბუნება ისეთია, რომ ელექტრული და მაგნიტური ველები ერთმანეთის პერპენდიკულარულია და სივრცეში ალტერნაციულად იცვლება, ასეთი სივრცეში ან საშუალებაში გავრცელების შესახებ დეტალური ახსნა შემდეგია:

ელექტრომაგნიტური ტალღის განმარტება

ელექტრომაგნიტური ტალღა არის ტალღის ფენომენი, რომელიც წარმოქმნილია ერთმანეთის პერპენდიკულარული ელექტრული და მაგნიტური ველების დასახელებით და პერპენდიკულარულია ტალღის გავრცელების მიმართულებასთან. ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღები მიდის სინათლის სიჩქარით c.

ელექტრომაგნიტური ტალღების ძირითადი თვისებები

ელექტრული და მაგნიტური ველების შორის ურთიერთდება: ელექტრომაგნიტურ ტალღებში ელექტრული ველი E და მაგნიტური ველი B ერთმანეთის პერპენდიკულარულია და დასახელებული არის ტალღის გავრცელების მიმართულებასთან.

ელექტრულ და მაგნიტურ ველებს შორის არის ფიქსირებული პროპორციული ურთიერთდება, ანუ მოცემული E =c მოცემული B მოცემული, სადაც c არის სინათლის სიჩქარე.

ტალღის განტოლება

ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელება შეიძლება აღიწეროს მაქსველის განტოლებებით, რომლებიც ჩვენი იქნებიან როგორ ელექტრული და მაგნიტური ველების ცვლილებები ურთიერთქმედებენ რისთვისაც შეიქმნება ფლუქტუაციები.

ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელების მექანიზმი

ცვლილების ელექტრული ველები შეიქმნებენ მაგნიტურ ველებს:

როდესაც ელექტრული ველი ცვლილებას იყენებს დროთა მიმართ, მაქსველის განტოლებების ფარადეის კანონის თანახმად შეიქმნება მაგნიტური ველი.

მათემატიკური გამოსახულებაა:

∇×E=− ∂B /∂t

ცვლილების მაგნიტური ველი შეიქმნებს ელექტრულ ველს:

როდესაც მაგნიტური ველი ცვლილებას იყენებს დროთა მიმართ, მაქსველის განტოლებების ამპერის კანონის და მაქსველის დამატებით შეიქმნება ელექტრული ველი.

მათემატიკური გამოსახულებაა:

∇×B=μ0*ϵ0*∂E/∂t

ელექტრომაგნიტურ ტალღებში ელექტრული და მაგნიტური ველები ერთდროულად ნული ვერ იქნება.

რადგან ელექტრომაგნიტური ტალღები გავრცელდება ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთქმედებით, ერთდროულად ნული ვერ იქნება რომელიმე მოცემულ მომენტში. თუ ელექტრული ველი ნულია, ფარადეის კანონის თანახმად არ იქნება ცვლილება მაგნიტურ ველში; ანალოგიურად, თუ მაგნიტური ველი ნულია, ამპერ-მაქსველის კანონის თანახმად არ იქნება ცვლილება ელექტრულ ველში. ასე რომ, ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელება შეიძლება მხოლოდ მაშინ, როდესაც ელექტრული და მაგნიტური ველები არის და ურთიერთქმედებენ.

სპეციალური შემთხვევა

თუმცა ერთფეროვან ელექტრომაგნიტურ ტალღაში ელექტრული და მაგნიტური ველები ერთდროულად ნული ვერ იქნება, შეიძლება იყოს შემთხვევები, როდესაც ელექტრული ველი ან მაგნიტური ველი ნული იქნება რაღაც დროს ან სივრცეში. მაგალითად:

კვანძი

ზოგიერთ ადგილას ელექტრული ან მაგნიტური ველი შეიძლება იყოს ნული, მაგრამ არ ერთდროულად. ეს ადგილები ეწოდება კვანძები, მაგრამ ისინი ინსტანტურია და არ ხელახლა არ ირჩევა.

ჯამში

ერთფეროვან ელექტრომაგნიტურ ტალღაში ელექტრული და მაგნიტური ველები ერთდროულად ნული ვერ იქნება. ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობა დამოკიდებულია ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთმანეთის პერპენდიკულარულობაზე და ურთიერთქმედებაზე, ასე რომ გავრცელდება სივრცეში. თუ ელექტრული ან მაგნიტური ველი ერთი ნულია, ელექტრომაგნიტური ტალღები არ შეიძლება შეიქმნას. ასე რომ, ელექტრომაგნიტურ ტალღებში ელექტრული და მაგნიტური ველები ყოველთვის არსებულია და ურთიერთქმედებენ რითაც ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელება შეიძლება შეინახოს.