Автор Тема: Почему электромагнитная волна оказывает давление на поверхность?  (Прочитано 893 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Фёдор Менде

  • /
  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 10541
  • Страна: ua
  • Рейтинг: +2093/-2639
  • Соловей разбойник тоже был не только лыком шит
С точки зрения классической электродинамики ответа на этот вопрос нет. Предполагается, что давление ЭМ волны связано с наличием у неё обычного механического импульса, и при её столкновении с поверхностью действует закон его сохранения. Но пондеромоторное (механическое) действие на поверхность оказывают не только ЭМ волны, а и постоянные поля, например, магнитное поле, которое оказывает давление на поверхность сверхпроводников. Более того, пондеромоторные силы действуют не только на саму поверхность, но и в толще проводников, где протекают токи.
Само понятие о том, что ЭМ волна оказывает давление на поверхность,  не имеет особого смысла. С точки зрения электродинамики  следует рассматривать те последствия, которые имеют место при падении ЭМ волны на границу раздела двух сред. Такой же подход следует использовать при рассмотрении действия постоянных или переменных полей на границы между средами, где параметры среды меняются скачкообразно или плавно. При падении ЭМ на границу раздела в этой области возникают токи, которые приводят толи к полному, толи к частичному отражению волны или изменению её направления. Наличие таких токов в свою очередь приводит  к тому, что на границе в некоторой области возникают градиенты потенциальной энергии, которые и приводят к силовым действиям. Наиболее легко это можно понять на примере сверхпроводников, при падении на них ЭМ волн или постоянных магнитных. В сверхпроводниках плотность тока однозначно связана с векторным потенциалом, а произведение тока на векторный потенциал есть потенциальная энергия.  Но поскольку токи в сверхпроводнике убывают экспоненциальным образом, то и потенциальная энергия этих токов убывает таким же образом. Но мы знаем, что градиент потенциальной энергии даёт силу. Отсюда и возникает сила, давящая на поверхность и в толще проводящего слоя, куда проникают токи. Вот каким опосредованным образом поле «давит» на поверхность сверхпроводника. Такой подход к данному вопросу является универсальным независимо от рода вещества, на которое падает ЭМ волна или поле. Т.е. на вещество давит не падающая волна, а градиент той потенциальной энергии, которая возникает в окрестностях границы, на которую такая волна падает, благодаря наличию наведенных ею токов. 

Большой Форум


Оффлайн tcaplin

  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 1843
  • Страна: su
  • Рейтинг: +159/-98
Цитировать
Но поскольку токи в сверхпроводнике убывают экспоненциальным образом
Убывают от какой величины? Времени? Расстояния? Глубины от поверхности?
Цитировать
потенциальная энергия этих токов убывает таким же образом. Но мы знаем, что градиент потенциальной энергии даёт силу. Отсюда и возникает сила, давящая на поверхность и в толще проводящего слоя, куда проникают токи.
Это не объяснение силы как таковой. С равным успехом можно просто сказать: "Мы знаем, что при отражении ЭМВ возникает пондемоторная сила."
 Вначале объясните, почему градиент потенциальной энергии дает силу. И почему эта сила приложена не между токами внутри сверхпроводника, а к внешнему объекту - волне?
 Можно по другому - определить само явление "сила" как градиент потенциальной энергии. И тогда везде надо будет понятие силы сводить именно к этому определению. Думаю, именно этот путь наиболее оптимален... Хотя надо будет очень постараться, чтобы все силы в природе свести именно к такому определению - но, думаю, это возможно.
 Правда, не вижу способа при таком подходе уйти от признания волноводной среды и потоков волновой энергии в ней. Ваша среда "электрическое поле" - это силовое поле, то есть поле градиентов (чего?). Такое определение по сути своей вторично. Обязательно должна быть первичная среда, одним из параметров которой является потенциал. Градиентным полем которого и будет силовое электрическое поле.
С уважением.
Александр Цаплин.

Оффлайн Фёдор Менде

  • /
  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 10541
  • Страна: ua
  • Рейтинг: +2093/-2639
  • Соловей разбойник тоже был не только лыком шит
Убывают от какой величины? Времени? Расстояния? Глубины от поверхности?
Имеется в виду расстояние от поверхности сверхпроводника.

Вначале объясните, почему градиент потенциальной энергии дает силу. И почему эта сила приложена не между токами внутри сверхпроводника, а к внешнему объекту - волне?
По той причине, что произведение силы на путь даёт энергию. Возьмите градиент и получите силу.
Эта сила приложена не к волне а к тем участкам проводника, по которым текут токи.

Можно по другому - определить само явление "сила" как градиент потенциальной энергии. И тогда везде надо будет понятие силы сводить именно к этому определению. Думаю, именно этот путь наиболее оптимален... Хотя надо будет очень постараться, чтобы все силы в природе свести именно к такому определению - но, думаю, это возможно.

К этому я и веду.

Правда, не вижу способа при таком подходе уйти от признания волноводной среды и потоков волновой энергии в ней. Ваша среда "электрическое поле" - это силовое поле, то есть поле градиентов (чего?). Такое определение по сути своей вторично. Обязательно должна быть первичная среда, одним из параметров которой является потенциал. Градиентным полем которого и будет силовое электрическое поле.
При таком подходе абсолютно не нужна никакая промежуточная "волновая" среда, а важны лишь поля, которые возбуждают токи в конкретных объектах и законы распространения таких полей.

Оффлайн tcaplin

  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 1843
  • Страна: su
  • Рейтинг: +159/-98
Цитировать
При таком подходе абсолютно не нужна никакая промежуточная "волновая" среда
Да откуда же "промежуточная"? Это ваше градиентное поле - "промежуточное". Как свойство среды иметь неоднородность, характеризуемую градиентом потенциала. Там, где градиент потенциала нулевой - нет и вашего электрического "материального" поля. А среда есть - только однородная.
« Последнее редактирование: 16 Май 2011, 18:12:57 от tcaplin »
С уважением.
Александр Цаплин.

Оффлайн Фёдор Менде

  • /
  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 10541
  • Страна: ua
  • Рейтинг: +2093/-2639
  • Соловей разбойник тоже был не только лыком шит
Да откуда же "промежуточная"? Это ваше градиентное поле - "промежуточное". Как свойство среды иметь неоднородность, характеризуемую градиентом потенциала. Там, где градиент потенциала нулевой - нет и вашего электрического "материального" поля. А среда есть - только однородная.

Тогда Вам нужно вводить много различных эфиров. Для электрических и гравитационных полей, для ядерных полей и т.д.

Оффлайн tcaplin

  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 1843
  • Страна: su
  • Рейтинг: +159/-98
Цитировать
Тогда Вам нужно вводить много различных эфиров. Для электрических и гравитационных полей, для ядерных полей и т.д.
Вовсе нет. Справится со всеми один. Надо только тщательно изучить его свойства.
 Но этот путь наглухо закрыт для тех, кто не признаёт его существование.
С уважением.
Александр Цаплин.

Оффлайн Фёдор Менде

  • /
  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 10541
  • Страна: ua
  • Рейтинг: +2093/-2639
  • Соловей разбойник тоже был не только лыком шит
Вовсе нет. Справится со всеми один. Надо только тщательно изучить его свойства.
 Но этот путь наглухо закрыт для тех, кто не признаёт его существование.

Давайте пока вопросы эфира вынесем за скобки. Как специалисту хочу задать Вам вопрос. Согласны ли Вы с тем, что предлагаемый подход существенно отличается от ранне принятого в электродинамике, когда давление света объяснялось законом сохранения импулса, и при этом ЭМ волна обладала механическим импульсом.

Оффлайн tcaplin

  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 1843
  • Страна: su
  • Рейтинг: +159/-98
Фёдор Менде:
Цитировать
Согласны ли Вы с тем, что предлагаемый подход существенно отличается от ранне принятого в электродинамике, когда давление света объяснялось законом сохранения импулса, и при этом ЭМ волна обладала механическим импульсом.
  А в чем Вы видите "существенное расхождение"? По-моему, вполне согласуется.
 Известно, что
F=dE/ds=dp/dt
 По волновой модели единственным носителем энергии в природе являются волны. И любое пространственное (по dS) изменение потока волновой энергии (например, изменение его направления при отражении) эквивалентно изменению импульса во времени. Тут и работает ЗСИ - обязательно существует противоположный импульс, приложенный к объекту, изменившему поток волновой энергии.
 А вот вопрос о том, что заставляет волновой поток изменить направление - тут возможно объяснение через изменение волноводных свойств среды, вносимое отражающим волны объектом. В частности, градиентом потенциала...
С уважением.
Александр Цаплин.

Оффлайн Фёдор Менде

  • /
  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 10541
  • Страна: ua
  • Рейтинг: +2093/-2639
  • Соловей разбойник тоже был не только лыком шит
Здесь имеется один существенный физический вопрос. Ведь электрическое поле направлено тангенциально к поверхности при нормальном падении волны на плоскость. И, казалось бы, ускоряя заряды, это поле должно давать реактивную силу тоже тангенциальную к поверхности. Но нет, сила почему-то направлена тоже нормально к поверхности. Как физически объяснить этот феномен? Вот здесь на помощь и приходит та идея, которая высказана в топике.

Оффлайн tcaplin

  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 1843
  • Страна: su
  • Рейтинг: +159/-98
Фёдор Менде:
Цитировать
Здесь имеется один существенный физический вопрос. Ведь электрическое поле направлено тангенциально к поверхности при нормальном падении волны на плоскость. И, казалось бы, ускоряя заряды, это поле должно давать реактивную силу тоже тангенциальную к поверхности. Но нет, сила почему-то направлена тоже нормально к поверхности. Как физически объяснить этот феномен?
Это говорит о том, что рассматриваемая сила имеет не кинетическую (реактивную) природу. Но ее никто так и не рассматривает.
Цитировать
Вот здесь на помощь и приходит та идея, которая высказана в топике.

Ваше "объяснение" опирается на фразу:
Цитировать
Но мы знаем, что градиент потенциальной энергии дает силу
Но сила есть характеристика взаимодействия как минимум двух физических объектов.
 Вокруг массивной звезды всегда есть градиент гравитационного потенциала. Но сила возникает только, если в этой области появится некая другая масса. То же и для электрического потенциала - нет второго заряда, нет и сил.
С уважением.
Александр Цаплин.

Оффлайн Фёдор Менде

  • /
  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 10541
  • Страна: ua
  • Рейтинг: +2093/-2639
  • Соловей разбойник тоже был не только лыком шит
Мы ранее не рассматривали возникновение пондероморных сил именно как взамодействие зарядов в той области, где текут токи. С введением скалярно-векторного потенциала у нас такая возможность появилась и с физической точки зрения схема теперь очень простая. Электрические поля ЭМ волны вызывают токи на поверхности или в толще образца. Движение свободных или связанных зарядов относительно неподвижных ионов приводит к их взаимному притяжению. Это и есть те пондеромоторные силы, которые мы и наблюдаем. И никакой передачи импульса от волны образцу уже не нужно.

Оффлайн tcaplin

  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 1843
  • Страна: su
  • Рейтинг: +159/-98
Со всем Вами сказанным можно согласиться как с более логичным и простым способом описания и расчета пондемоторной силы. Кроме последней фразы:
 
Цитировать
И никакой передачи импульса от волны образцу уже не нужно.
Ваш механизм дает возможность расчитать возникающие силы, но не отменяет глобальные законы сохранения. В частности, импульса.
 Импульс волны меняется, изменяя ее скорость по направлению, точнее потока энергии в ней. Соответственно меняется (симметрично) импульс тела - меняя его скорость по величине.
С уважением.
Александр Цаплин.

Оффлайн Фёдор Менде

  • /
  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 10541
  • Страна: ua
  • Рейтинг: +2093/-2639
  • Соловей разбойник тоже был не только лыком шит
А вот я теперь не уверен в том, переносит ли волна импульс? Как это доказать, когда имеется простая и очевидная схема возникновения пондеромотроных сил без привлечения импульса.

Оффлайн tcaplin

  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 1843
  • Страна: su
  • Рейтинг: +159/-98
Цитировать
А вот я теперь не уверен в том, переносит ли волна импульс? Как это доказать, когда имеется простая и очевидная схема возникновения пондеромотроных сил без привлечения импульса.
Механическое взаимодействие любых тел (или более обще - объектов) можно в общем виде свести к самому элементарному взаимодействию - двух одинаковых тел, между которыми находится сжатая идеализированная (с постоянной силой на всем протяжении действия 2S) калиброванная по энергии пружинка - к элементарному энергетическому диполю.
 Общая масса системы двух одинаковых взаимодействующих тел будет 2m, а элементарный акт преобразования ее внутренней энергии (например, калиброванная порция энергии Е сжатой пружины) в энергию движения двух половинок диполя m будет описываться цепочкой универсальных тождественных преобразований:
E=(E/2S)*2S=gradE*2S=m*gradP*2S=F*2S=(j/t)*2S=2j*(S/t)=2j*v/2=2mv*v/2=2(mv2/2)=2ma*S
 где v - скорость каждой половины m в конце акта взаимодействия
S=at2/2=vt/2 - путь, пройденный каждой половиной диполя m,
j=mv - импульс каждой половины диполя.
 Двойка указывает на тот факт, что результирующая энергия распределяется поровну между двумя разлетающимися половинками диполя m. Два выражения с градиентами даны для случая, когда в роли пружины выступает поле взаимодействия, описываемое потенциалом Р.
 Для расчетов можно использовать любое из выражений - и где фигурирует импульс j, и где его в явном виде нет. Что не отменяет его наличия и соблюдения ЗСИ.
 
« Последнее редактирование: 20 Май 2011, 15:51:57 от tcaplin »
С уважением.
Александр Цаплин.

Оффлайн Фёдор Менде

  • /
  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 10541
  • Страна: ua
  • Рейтинг: +2093/-2639
  • Соловей разбойник тоже был не только лыком шит
Я говрю совсем о другом. Как входит импульс в те электродинамические формулы, которыми описывается пондеромоторное взаимодействие ЭМ волн и поверхности, на которую они падают?

Оффлайн Evalmer

  • Местный мудрец
  • *****
  • Сообщений: 835
  • Страна: ru
  • Рейтинг: +236/-2
С точки зрения классической электродинамики ответа на этот вопрос нет. Предполагается, что давление ЭМ волны связано с наличием у неё обычного механического импульса, и при её столкновении с поверхностью действует закон его сохранения.
И все предельно понятно в этом вопросе.
Пока до него не добрался Менде.
Само понятие о том, что ЭМ волна оказывает давление на поверхность,  не имеет особого смысла.

Большой Форум