Ali lahko v enakomernih elektromagnetnih valovih električno in magnetsko polje hkrati zanikata?

V enakomerni elektromagnetni valovnici električno polje (E) in magnetno polje (B) ne moreta istočasno biti nič. To je zato, ker je narava elektromagnetnih valov takšna, da sta električno in magnetno polje med seboj pravokotna in se izmenično spreminjata v prostoru, tako da se širijo v vakuumu ali sredstvu. Tukaj je podrobnejša razlaga tega pojava:

Definicija elektromagnetnega vala

Elektromagnetni val je valovni pojav, ki ga tvorita nihanjujoča električna in magnetna polja, ki sta med seboj pravokotna in pravokotna na smer širjenja vala. V vakuumu se elektromagnetni valovi širijo z hitrostjo svetlobe c.

Osnovne lastnosti elektromagnetnih valov

Sorodnost med električnim in magnetnim poljem: V elektromagnetnih valovih sta električno polje E in magnetno polje B med seboj pravokotna, in oba sta pravokotna na smer širjenja vala.

Med električnim in magnetnim poljem elektromagnetnih valov obstaja fiksna sorazmerna povezava, to je Dano E =c dano B dano, kjer je c hitrost svetlobe.

Valovna enačba

Širjenje elektromagnetnih valov lahko opišemo z Maxwellovimi enačbami, ki kažejo, kako se spremembe v električnem in magnetnem polju vzajemno delujejo in ustvarjajo nihanja.

Mehanizem širjenja elektromagnetnega vala

Sprememnjo električnih polj ustvarijo magnetna polja:

Ko se električno polje spreminja s časom, glede na Faradayev zakon v Maxwellovih enačbah, se ustvari magnetno polje.

Matematični izraz je:

∇×E=− ∂B /∂t

Sprememnjo magnetnega polja ustvarja električno polje:

Ko se magnetno polje spreminja s časom, glede na Amperov zakon s Maxwellovo dodatkom v Maxwellovih enačbah, se ustvari električno polje.

Matematični izraz je:

∇×B=μ0*ϵ0*∂E/∂t

Električno in magnetno polje v elektromagnetnih valovih ne moreta istočasno biti nič.

Ker se elektromagnetni valovi širijo preko interakcije med električnim in magnetnim poljem, ni mogoče, da bi oba bila hkrati nič. Če je električno polje nič, potem glede na Faradayev zakon, ni spremembe v magnetnem polju; podobno, če je magnetno polje nič, potem glede na Ampere-Maxwellov zakon, ne bo spremembe v električnem polju. Zato se elektromagnetni valovi lahko širijo le, ko so prisotna in interagirata oboje polji.

Poseben primer

Čeprav ni mogoče, da bi električno in magnetno polje v enakomernem elektromagnetnem valovnici bila istočasno nič, lahko pride do situacij, kjer je električno ali magnetno polje v določenih trenutkih ali mestih nič. Na primer:

Voze

Na nekaterih lokacijah lahko je električno ali magnetno polje nič, vendar ne istočasno.Te lokacije se imenujejo vozi, vendar so trenutni in ne trajajo.

Sklep

V enakomernem elektromagnetnem valovnici ne moreta električno in magnetno polje istočasno biti nič. Obstoj elektromagnetnih valov je odvisen od tega, da sta električno in magnetno polje med seboj pravokotna in interagirata, tako da se širijo skozi prostor. Če je samo električno ali magnetno polje nič, se elektromagnetni val ne more formirati. Zato morata v elektromagnetnih valovnicah biti električno in magnetno polje vedno prisotna in interagirata, da ohranjajo širjenje elektromagnetnih valov.