Среды и волны
Волна — изменение некоторой совокупности физических величин (характеристик физического поля или материальной среды), которое способно перемещаться, удаляясь от места своего возникновения,… Многообразие волновых процессов приводит к тому, что никаких абсолютных общих свойств волн выделить не удаётся./ Физическая энциклопедия (в 5 томах) / Под редакцией акад. А. М. Прохорова. — М.: 1988.
Среда распространения (далее, среда) – материя, постоянно взаимодействующая с изучаемым объектом или процессом, в том числе, волновым.
Как известно, механические волны представляет собой связанные движения элементов упругой среды, поэтому модель таких волн обычно состоят из твёрдых шариков, соединённые пружинками. Ускорение элементов (шариков) механической среды неизменно приводит к появлению в ней движения в направлении распространения. Таким образом возбуждаются в основном продольные волны (иногда поперечные или смешанные).
При ускорении же электрических зарядов в вакууме или ином диэлектрике возбуждаются лишь поперечные электромагнитные волны (ЭМВ) напряжённости поля. Связано это с тем, что продольные волны в вакууме не реализуются, поскольку в вакууме материя существует только в виде поля, вариация скорости которого невозможна в большую сторону — она уже предельная. Возможны лишь изменение собственных параметров поля, например, напряжённости.
Физический вакуум, рассматриваемый, как среда расспространения, практически не связан с фотономи полей (сечение взаимодействия фотона с ним ничтожно — 10-62 см2). Кроме того, вакуум не обладает частотной дисперсией (затуханием волны с уменьшением её длины), что принципиально отличает его от других материальных сред.
Всё отмеченное выше показывает, что для существования ЭМВ среда не требуется.
Для полноты картины приведу и другие примеры волнового распространения без участия среды: струя воды из колеблющегося конца шланга, след чернил на ленте самописца, гофры шифера, выходящие из гибочного станка, волна двмжения звеньев цепочки, которую резко встряхнули, и др.
Если учесть, что упругость механических сред определяется электромагнитным взаимодействием её элементов, то и механические волны фактически и тоже не нуждаются в среде, поскольку они на микроуровне содержат электромагнетизм в вакууме.
Учитывая отмеченную универсальность, электромагнитные волны можно назвать истинными волнами.
Истинные волны присущи характерны и другим носителям фундаментальных взаимодействий: гравитационному и ядерному (гравитационные и глюонные).
Выводы. 1. Среда, как необходимое условие существования волн — заблуждение.
2
. В вакууме и веществе истинны лишь электромагнитные волны.
3. Получен критерий соответствия волны и среды:
а) в среде всегда возможны продольные волны,
б) в отсутствии среды – только поперечные.
Личное сообщение
И...
А Максвелл считал что электромагнитные колебания распространяются в эфире.
Есть две точки зрения -
1. Колебания могут быть только в среде.
2. Колебания могут быть в вакууме.
Первые толком не могут сформулировать что такое среда, вторые не могут сформулировать что такое вакуум.
А вывод вполне простой — выигрывает тот кто развивает технологии, а не философствует на тему среды, материи, мысли и прочего.
необходимо, прежде всего, внести ясность в вопрос того, что есть колебание, в отношении такого объекта, как фотон. И того, как частота этого колебания связана с длиной волны того же фотона.
фотон может, и это главное его свойство, колебаться (дрожать всем своим существом, формой). И это его внутреннее дрожание-колебание имеет определенную частоту: \(\nu\)
Чем «сильнее» (чаще) дрожит фотон, тем бóльшая энергия «\(Е\)» в нем (в фотоне) содержится. Или наоборот: чем больше энергии «закачено» в фотон, тем интенсивнее он (от энтова) дрожит. Что здесь – есть причина, а что – следствие: тоже не суть важно. Важна лишь связь: \(E=h\nu\)
И еще то, что зачастую является причиной множества недоразумений: за время одного своего «вздрагивания», фотон успевает сместиться на расстояние: \(\ell = c/ \nu\)
К моему сожалению этот проходимый фотоном путь, принято стало именовать длиной волны фотона: \( \lambda = c/ \nu=\ell\)
отредактировал(а) marsdmitri: 2023-06-16 22:37 GMT
#56901 Evalmer :
И еще то, что зачастую является причиной множества недоразумений: за время одного своего «вздрагивания», фотон успевает сместиться на расстояние: \(\ell = c/ \nu\)
К моему сожалению (огорчению) этот проходимый фотоном путь, принято стало (по причине природной тупости теоретиков) именовать длиной его (фотона), якобы, волны: \( \lambda = c/ \nu=\ell\)
Более того, эпигоны этих, прости господи, теоретиков умудрились даже увязать «длину волны фотона» с размером самого этого фотона. Что есть уже полный физический маразм, при искренном недоумении от того, и как же это в коротком фотоне умещатьси больше энергии, чема в длин-н-ном. Ну, не имет сам фотон никакой длины волны, но токма путь его единичного дрожания (колебания) проявляется на практике длиною световой волны. Не более того.
Проблема состоит в том, что о пространственной структуре фотона теоретики и практики ничего толкового сказать не могут. Тем не менее, волновые свойства он проявляет не только способностью к интерференции. Преломляется он оптическими средами также как и длинные ЕМ волны. Из свойств корпускулярных только излучение и поглощение порциями и рассеяние на электронах (комптоновское), свидетельствующее о наличии импульса.
По-вашему, это противоречит тому, что «длина волны» фотона никак не связана с его размерами?
#56903 Evalmer :По-вашему, это противоречит тому, что «длина волны» фотона никак не связана с его размерами?
Длина волны это размер периодичности в направлении распространения волны. Сколько волновых периодов у фотона — вопрос. Размер и структура ЕМ полей фотона в поперечном направлении — вопрос? При каких частотах фотон как частица переходит в непрерывную ЕМ волну, энергию которой можно мерить вектором Пойнтинга, а не произведением hf?
Ни на каких частотах фотон никуда не переходит. Просто перестаньте рассматривать длину волны фотона как длину самого фотона.
#56905 Evalmer :Ни на каких частотах фотон никуда не переходит. Просто перестаньте рассматривать длину волны фотона как длину самого фотона.
Не нужно быть таким категоричным. Вы не знаете физического устройства фотона. Фотон — импульс электромагнитного излучения. Эйнштейн, анализируя полученную Планком формулу плотности теплового излучения черного тела, высказал предположение, что тепловое излучение происходит порциями энергии E=hf. В последующем это предположение подтвердилось. Но это не означает, что непрерывно генерирующий ВЧ волны клистрон излучает энергию тоже порциями с энергией hf. Это не означает, что вращающийся в магнитном поле электрон тоже излучает энергию порциями. Излучает столько — сколько крутится. Следовательно такое излучение не является квантовым. Что касается теплового излучения или линейчатого, то оно выдается порциями. Однако мы не знаем длительности каждой порции. Она не может быть равной нулю хотя бы потому, что имеет частоту — временную структуру с конечной длительностью.
Объяснюю популярно: фотон – есть вибратор (гипотетически), и частота его вибрации: \(\nu\) определяется энергией, сообщенной фотону при его рождении: \( \nu=E/h\)
При энтом, ничто не мешат вам рассматривать энтот вибратор кak импульс электромагнитного излучения:
\(p=E/c\), ибо: \(E^2=p^2c^2+m_\circ^2c^4\)
\(m_\circ\) – есть масса покоя, всегда равная (у нашего вибратора) нулю.
То: \(p=E/c= h \nu/c\) (или, по-вашему: p = hf/с).
А далее не надь наводить тень на плетень нелепыми утверждениями о тома, шо, якобы, это не означаеть излучение энергии порциями (квантами) всякими тама клистронами, да вращающимися электронами. Bсё даже наоборот. Именно квантами излучают и атомы и обсолютно черныe тела.
И не надo далее наведенную ранее тень с линейчатыми спектрами. Спектр излучения Солнца (как и всякий тепловой) не линейчатый, а имет исключительно непрерывный вид .
Не тутайте вид излучения с его характером. Tепловое излучение от Солнца (да и от вас таже) идет порциями, «размазаными» по всему частотному диапазону (оттого и вид его непрерывен). А линейчатый спектр от солнышка – это есть спектр поглощения, теплогого его излучения (непрерывного — по виду, но квантового, по сути) намешанной меж фотосферой Солнца и земными улавливателями этих квантов.
Hе надо делать скоропостижных выводов о том, о какоe-либо излучение «не является квантовым».
отредактировал(а) marsdmitri: 2023-06-16 22:43 GMT
#56909 Evalmer :Объяснюю популярно: фотон – есть вибратор (гипотетически), и частота его вибрации: \(\nu\) определяется энергией, сообщенной фотону при его рождении: \( \nu=E/h\)
При энтом, ничто на всем белом свете не мешат вам рассматривать энтот вибратор яко импульс электромагнитного излучения:
\(p=E/c\), ибо: \(E^2=p^2c^2+m_\circ^2c^4\)
ихде \(m_\circ\) – есть масса покоя, завсегда равная (у нашего вибратора) нулю.
То бишь: \(p=E/c= h \nu/c\) (или, по-вашему: p = hf/с).
Вибратор гипотетически – это Ваше предположение. Однако этот «вибратор» обладает длиной волны, которая легко определяется по ширине полос интерференционной картинки. Кроме того, этот «вибратор» удовлетворяет линейной дисперсии при распространении c=f/k.
Теперь о P=E/c. Вы распишите формулу E2-P2c2=m02c4с раскрытием обозначений для частицы, которая движется со скоростью v. m02c4/(1-v2/c2)- m02c2v2/(1-v2/c2)=m02c4или m02c4(1- v2/ c2)/ (1-v2/c2)= m02c4. Вы видите, что эта формула выражает тождество m0= m0. Для случая m0=0 формула неприменима. Замечу также, что при m0=0 каждый член этой формулы по отдельности равен нулю.Поэтому формула P=E/cдля фотона написана «гипотетически» с потолка. Единственное, что можно сказать, что импульс фотона пропорционален частоте «вибрации». Это следует из эффекта Комптона, но он не обязательно равен E/c. Экспериментально его величину никто не померил.
А далее не надь наводить тень на плетень нелепыми утверждениями о тома, шо, якобы, это не означаеть излучение энергии порциями (квантами) всякими тама клистронами, да вращающимися электронами. Ибо, как раз усё сувсем даже наоборот устоить. Именно квантами излучают и атомы и обсолютно черны тела (солнышко, к примеру, почти тако черно).
Таки. спектер излученья могёт быти непрерывным, являяся, при энтом, порциально излучаемым излучением. Следовательно, не надо делать скоропостижных выводов о тома, шо како-либо излучение «не является квантовым».
Я без тени на плетне говорю, что клистроны, ВЧ, СВЧ и прочие радиоизлучатели квантами не излучают. Квантами излучают теплые тела и атомные системы.
отредактировал(а) Fedor: 2023-06-16 13:58 GMT
Другими словами, не желаете мириться с межеванием корпускулярных и волновых параметров фотонов. Что ж, не смею настаивать.
И пущай на вашей совести остается таковой перл: «клистроны, ВЧ, СВЧ и прочие радиоизлучатели квантами не излучают». Да, пущай у вас и Земля буде плоской, и Солнце имет форму чёрного квадрата.
#56916 Evalmer :Другими словами, не желаете мириться с межеванием корпускулярных и волновых параметров фотонов. Что ж, не смею настаивать.
И пущай на вашей совести остается таковой перл: «клистроны, ВЧ, СВЧ и прочие радиоизлучатели квантами не излучают». Да, пущай у вас и Земля буде плоской, и Солнце имет форму чёрного квадрата.
Все зависит от точки зрения. Если Эйнштейн измеряет один и тот же предмет из разных систем отсчета и получает разный результат измерения, то в это все верят (или почти все), то почему нельзя верить, что Земля плоская и Солнце имеет форму квадрата?