Электромагнитные волны

Природа весьма проста,
что этому противоречит - должно быть отвергнуто
М.В.Ломоносов

Foton

Продолжим об электромагнитных волнах (ЭМВ), начало было положено в статье: «Гравитация – это свет».

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля каждый элемент волновой поверхности служит источником вторичной сферической волны. Это явление, в известном анекдоте, пытался поставить под сомнение один из представителей славного северного народа. Вот сидит он на берегу океана и кидает в воду кирпичи. Окружающие его спрашивают: «Ты зачем кирпичи изводишь?» Он в ответ: «Да хочу понять, почему кирпичи «квадратные», а волны от них круглые!»

В данном случае экспериментатор получал двумерные волны, но они оказались тоже круглыми. Сферические волны похожи на них, только распространяются они по всем направлениям пространства.

Если от источника распространяются сферические волны, то интенсивность энергии обратно пропорциональна квадрату расстояния от данного источника.

В общем виде: «Электромагнитные волны (ЭМВ) представляют собой периодические колебания электрических и магнитных полей, распространяющиеся в среде или вакууме и происходящие в одной фазе». Для распространения таких волн не требуется наличия какой-либо среды.

В далеком 1862 году Джеймс Максвелл, на основании изучения экспериментальных работ Фарадея по электричеству, высказал гипотезу о существовании в природе особых волн, способных распространяться в вакууме. Эти волны Максвелл назвал электромагнитными волнами. Согласно его расчетам, ЭМВ должны распространяться со скоростью, равной ранее установленной скорости распространения света. Из этого факта следует, что свет представляет собой лишь один из видов ЭМВ.

Гипотеза Максвелла о существовании электромагнитных волн через 25 лет нашла экспериментальное подтверждение в работах Генриха Герца. Он говорил:  «Мы всего-навсего имеем таинственные электромагнитные волны, которые не можем видеть глазом, но они есть». «И что же дальше?» – спросил Герца один из его студентов. На что Герц пожал плечами и ответил: «Я предполагаю – ничего».

Вслед за Герцем экспериментаторами были получены электромагнитные волны, нашедшие применение этим таинственным и невидимым волнам в технике. Изобретатели радиопередатчиков и приемников Н. Тесла, Н. Попов и Г. Маркони смогли доказать полезность ЭМВ. А за ними и В. Рентген, вот этого человека все знают, т.к. каждый из нас имеет фотографию, сделанную в рентгеновских лучах, икс-лучах, как их называл сам ученый.

Герц,  в своих  экспериментах, впервые получил ЭМВ с длиной волны 10–100 м. Его опыты показали, что полученные волны, сходны со световыми волнами, отличаясь от них лишь большей длиной. В дальнейшем усилиями разных ученых были получены ЭМВ с более высокими и низкими частотами. В данное время, как утверждают некоторые ученые оптимисты, что нет никаких физических пределов, ограничивающих частоту электромагнитных волн, нужен лишь подходящий источник колебаний.

Я бы не согласился с таким оптимистичным высказыванием ученых – есть предельная величина генерации электромагнитной волны, т.к. существует предел размеров и энергии источника генерации.

Предел есть, его расчет будет представлен на страницах данного сайта в дальнейших публикациях.

В мире, как оказывается, все конечно, соответственно, и есть где-то начало. Куда будем двигаться в историю или в будущее? Куда быстрее и легче дойти? Пойдем как молния, тем курсом, где наименьшее сопротивление. А где оно меньше? Казалось бы, прошлое за нашими плечами, мы его давно прошли, но истины возникновения жизни так и не знаем, как и ее будущий конец. И там позади неизвестность и впереди тьма, но ясно одно, сопротивление меньше там, где больше накоплено знаний. Будем пробиваться к знанию!

Закончим с философией, и пойдем вперед – в будущее, у нас впереди очень интересное исследование.

Электрические методы пригодны для получения ЭМВ с частотами вплоть до 1012 Гц, (λ=0,3 мм). В указанный диапазон излучения попадают источники радиоволн и ультракоротких волн. На данных частотах работает радиовещание, телевидение, радиолокация и другие виды связи.

Для получения ЭМВ с частотами выше ультракоротковолнового диапазона электрические методы возбуждения вибратора уже не пригодны и здесь применяются источники излучения на атомном уровне.

Инфракрасное, его еще называют тепловое излучение с частотами 1012–1014 Гц (λ=0,1 мм–770 нм), находится в диапазоне между ультракоротковолновым и узкой полосой частот, характерной для видимого, светового излучения 1014  Гц (λ=770–380 нм). За световым излучением расположены – ультрафиолетовое 1015–1017 Гц и рентгеновское 1018–1019 Гц с длинами волн от 10-7–10-13 м. Предел частот, которые могут генерироваться на атомном уровне, находится вблизи 1020 Гц. Излучение с более высокими частотами (гамма-излучение) возникает внутри атомных ядер и при взаимодействии частиц очень высоких энергий.

Электромагнитные волны, несмотря на различные названия, сходны по своему характеру и различаются только частотой генерации. Однако, несмотря на свою схожесть, способ их взаимодействия с веществом различен и связан с их энергией. К примеру, наш глаз чувствителен к свету, тогда как кожа может воспринимать тепловое излучение. Радиоволны не проходят через тонкую металлическую фольгу, тогда как рентгеновские и гамма-лучи свободно проникают через нее.

Далее мы рассмотрим еще одно очень важное свойство электромагнитных волн – это перенос ими энергии.

Электромагнитные волны – переносчики гравитации

 

Казалось бы, спустя век с небольшим, «таинство» электромагнитных волн, о котором говорил Герц, раскрыто полностью. ЭМВ за все эти годы исследованы по всем направлениям, но, полагаю, что от исследователей оказался скрытым еще один существенный признак, о котором пойдет речь далее.

Гравитационное поле и гравитационные волны возникают там, где имеются материальные массы. Все, что имеет массу, а масса присуща любому виду материи, испытывает гравитационное воздействие. К этому известному факту я бы добавил еще одно очень важное дополнение –  материальные массы (тела) для гравитационного взаимодействия должны обладать энергией, т.е. иметь температуру выше абсолютного нуля.

Поскольку гравитационные волны, как особое излучение, которое отвечало бы только за гравитационное взаимодействие, до сего времени не обнаружены, а гравитация существует, то, для того чтобы мы не остались невесомыми, природа возложила функции гравитации на известные физике явления. Посмотрим, что ей для этого необходимо.

Для существования гравитационных волн требуется наличие четырех условий: 1) генератора (излучателя); 2) переносчика; 3) ретранслятора; 4) приемника.

Начнем с конца, т.е. с приемника. Здесь, я думаю, все ясно и понятно – приемниками являются все материальные тела, они же являются и ретрансляторами.

С генераторами тоже ясно, если планеты вращаются вокруг звезд, то генераторами гравитационной энергии являются те самые звезды.

Остается выяснить, что это за гравитационные волны – переносчики гравитации?

Всем понятно, что для удержания громадных планетарных масс на орбитах, требуется огромная энергия. Вопрос: на какие плечи природа могла возложить это тяжкое бремя?

Мой ответ однозначен: только на электромагнитное излучение.

Энергия звезд распространяется в виде фотонного, электромагнитного излучения, т.е. это излучение и переносит энергию.  Да, это не открытие Америки! Но, тогда, если логически продолжить мысль, электромагнитное излучение и должно отвечать за гравитацию. В природе нет другой более мощной энергии, чтобы удерживать на орбитах огромные массы планет.

Все ЭМВ переносят тепловую и световую энергию, значит, все они и переносят гравитацию!

При распространении электромагнитных волн возникает поток электромагнитной энергии. Если выделить площадку S, ориентированную перпендикулярно направлению распространения волны, то за некоторое фиксированное время Δt через нее пройдет энергия ΔW, равная:

ΔW = (We + Wmt.

We – электрическая составляющая энергии

Wm– магнитная составляющая энергии

ν – скорость распространения ЭМВ

Плотностью потока или интенсивностью I называют электромагнитную энергию, переносимую волной за единицу времени через поверхность единичной площади:

f1

Поток энергии в электромагнитной волне можно задавать с помощью вектора I, направление которого совпадает с направлением распространения волны, а его модуль равен EB / μμo. Этот вектор называют вектором Пойнтинга.

Подставляя сюда выражения для We, Wm и ν, можно получить

f2

Поскольку переносится энергия, то электромагнитной волне должен быть присущ механический импульс. Импульс электромагнитного поля в единичном объеме выражается соотношением:

f3

W – объемная плотность электромагнитной энергии,

с – скорость распространения ЭМВ в вакууме.

Наличие электромагнитного импульса позволяет ввести понятие электромагнитной массы.  Для поля в единичном объеме

 f4

Отсюда следует

W = mc2

 Это соотношение между массой и энергией электромагнитного поля является универсальным законом природы.

Согласно специальной теории относительности (СТО) оно справедливо для любых тел независимо от их природы и внутреннего строения[1].

 Таким образом, электромагнитное поле обладает всеми признаками материальных тел – энергией, конечной скоростью распространения, импульсом и массой. Это говорит о том, что электромагнитное поле является одной из форм существования материи.

Свет, теплота, гравитация – вот это энергетическое трио, порожденное одним источником и переносимое электромагнитными волнами всего частотного диапазона.

Перейдем к трансляции ЭМВ.

Что является ретранслятором данной энергии? Очевидно, те самые планеты, а по существу все материальные тела, включая и частицы. Кроме того, планеты не только транслируют, переизлучают энергию, но сами являются генераторами этой энергии, например Земля. Внутри планеты идет генерация собственной тепловой энергии, а это говорит о том, что Земля является генератором тепловых, гравитационных волн.

Каждый предмет, материальное тело является ретранслятором и аккумулятором тепловой, а значит и гравитационной энергии.

Энергия одного кванта фотона должна равняться одному кванту гравитации – 1 гравитону.

ep = eg  

Назад  Вперед

[1] Для фотонов это выражение справедливо. Для распространения на все материальные тела необходимо вводить коэффициент. Об этом будет опубликована отдельная статья «Великое заблуждение 20-го века».

11 комментариев

  1. Cnfybckfd:

    Свет, теплота, гравитация – вот это энергетическое трио, порожденное одним источником и переносимое электромагнитными волнами всего частотного диапазона.»»-Согласен с таким выводом.

  2. эдуард:

    Если ЭМВ обладает импульсом, то что является противоимпульсом? А он обязательно должен быть. Уж не гравитация ли является противоимпульсом ЭМ излучения.

  3. Gennady Ershov:

    Очевидно, Вы имели в виду отдачу.
    Если ЭЛВ отрывается от источника и несет импульс энергии, то должна быть соответствующая отдача. Я понял Вас так!
    Ответить одной фразой не получится, т.к. с «отдачей» и с «давлением света» я боролся на протяжении всей главы «Гравитация». Не поленитесь, прочтите хотя бы несколько статей: «Фотон», «Гравитационное излучение источника», «Капля и айсберг», «Сила гравитации», «Гравитация – это взаимообмен квантами энергии», «Давление света».
    И все разложится по полочкам.

  4. vladimirphizik:

    В онтологическом отношении электромагнитное излучение — и не частица, и не волна, а полевое образование. По той простой причине, что появляется в результате отрыва турбулентного слоя от полевого вихря при локальном возмущении. Именно с этой отправной точки и необходимо рассматривать фотон/квант/безмассовую частицу/цуг волн/э.м. волну, поскольку полевое образование имеет не только полевую структуру и динамику, но и взаимодействует с другими объектами, как с полевыми образованиями. В физике должен выполняться принцип: подобное взаимодействует с подобным, что значит: поле взаимодействует с полем.

  5. Gennady Ershov:

    Возражений нет

  6. Андрей:

    Сила гравитации может быть разной у одного объекта?
    Зависит от температуры?

  7. Gennady Ershov:

    «Сила гравитации может быть разной у одного объекта?
    Зависит от температуры?»
    ———————
    Да, сила притяжения может быть разной у одного и того же объекта и зависит от его энергонасыщенности.

  8. Радиоволны (Э.М.В.) возникают при протекании по проводникам переменного тока соответствующей частоты. И наоборот, проходящая в пространстве электромагнитная волна возбуждает в проводнике соответствующий ей переменный ток. Это свойство используется в радиотехнике при конструировании антенн.
    Для продольных Э.М.волн используются понятия экстремальных точек волны: точек максимального сжатия и максимального разрежения в вакууме.
    Частоты волн оптической области спектра уже сравнимы с собственными частотами атомов и молекул, а их длины — с молекулярными размерами и межмолекулярными расстояниями.
    Существование давления электромагнитных волн приводит к выводу о том, что электромагнитному полю присущ механический импульс.
    Впервые давление электромагнитных волн экспериментально было обнаружено П.Н. Лебедевым в 1900 году в исключительно тонких опытах.
    И значение этого давления ничтожно!!!.
    (Давление электромагнитного излучения — «Википедия»)
    И где же здесь проявление гравитации??????.

  9. Gennady Ershov:

    «Впервые давление электромагнитных волн экспериментально было обнаружено П.Н. Лебедевым в 1900 году в исключительно тонких опытах».
    ——————————————
    100 лет назад опыты Лебедева оказались на поверку не совсем тонки.
    Если не затруднит прочтите две статьи: «Давление света» http://gennady-ershov.ru/?s=%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5+%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%B0
    и «Еще раз о давлении света» http://gennady-ershov.ru/na-zemle/eshhe-raz-o-davlenii-sveta.html#more-1555

  10. Илья:

    Гравитационные волны нашли. Стало быть нельзя рассматривать ЭМВ как переносчики гравитационного взаимодействия. И ещё… ладно Солнце — светит, Земля — имеет своё ЭМ поле, но откуда же гравитация берётся например у Луны и чёрной дыры?

  11. Gennady Ershov:

    Гравитационные волны нашли. Стало быть нельзя рассматривать ЭМВ как переносчики гравитационного взаимодействия. И ещё… ладно Солнце — светит, Земля — имеет своё ЭМ поле, но откуда же гравитация берётся например у Луны и чёрной дыры?
    ————————————
    «Гравитационные волны нашли» Это Вы имеете в виду «LIGO». Данный проект американцами был запущен в 2002 году. Вопрос: сколько за 14 лет было поймано гравитационных волн? Человеческих пальцев я думаю хватит, чтобы их сосчитать. Но в промежутках между фиксаций этих волн что-то держало планеты, как Вы считаете что это? Что касается Луны, то ее удерживают точно не те гравитационные волны, что были «пойманы» американцами. В ближайшее время будут опубликованы две статьи «Солнце» и «Луна» следите за публикациями.
    Насчет Черной дыры, у нее гравитации нет!

Описание сериала Папины Дочки, Ранетки, Сердцеедки и других.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.