Por qué no longitudinal de las ondas electromagnéticas?

Question

De acuerdo a wikipedia y otras fuentes, no hay longitudinal de las ondas electromagnéticas en el espacio libre. Me pregunto por qué no.

Considere la posibilidad de un resonador de partículas cargadas como una fuente de ondas EM. Dicen que su posición está dada por $x(t) = sin(t)$. Es claro que en cualquier punto de la $x$ eje, el campo magnético es cero. Pero todavía hay tiempo-varing campo eléctrico (más o menos sinusoidal en intensidad, con un "desplazamiento de DC" desde cero), cuyas variantes se propagan a la velocidad de la luz. Esto suena muy de onda-como a mí. ¿Por qué no es? Acaso hay una razón por la que no puede transmitir la energía?

Una muy similar pregunta ya ha sido pedido, pero utiliza una "cuerda" de la analogía, y creo que la respuesta pasa por alto el punto que estoy haciendo.

Answer 1

Creo que esto es en parte una cuestión de vocabulario, y en parte un reflejo del hecho de que la longitudinal de Coulomb oscilaciones que usted describe caer tan rápidamente con la distancia. (Básicamente $1/r^2$ en lugar de $1/r$.) Por lo tanto son llamados generalmente "cerca de los efectos de campo" y son totalmente dominado por la transversal "olas" después de una distancia de sólo unos pocos longitudes de onda. Sin embargo, existen, incluso en el vacío, y que hacen que se extienden hasta el infinito, muy, muy débilmente.

Answer 2

Una vez que llegue bastante lejos de una fuente de radiación, su campo se ve aproximadamente como una onda plana.

Si nos fijamos en una onda plana, donde $\vec{E}(\vec{x},t)=\vec{E}_0(\vec{k}\cdot\vec{x}-\omega t)$ $\vec{B}(\vec{x},t)=\vec{B}_0(\vec{k}\cdot\vec{x}-\omega t)$ (fija funciones de una sola variable $\vec{E}_0$, $\vec{B}_0$), usted encontrará que la satisfacción de las ecuaciones de Maxwell en el espacio vacío requiere que $\vec{k}\cdot\vec{E}_0=\vec{k}\cdot\vec{B}_0=0$. Es decir, los campos eléctrico y magnético debe ser perpendicular a la dirección de propagación.

Por qué? Debido a la variación a lo largo de la dirección de propagación de la llevaría a un no-cero divergencia en $\vec{E}$ o $\vec{B}$, lo cual está estrictamente prohibido. A menos que, por supuesto, usted tiene distinto de cero de la densidad de carga, en cuyo caso $\vec{E}$ puede tener un correspondiente divergencia. Esta es la razón por las ondas longitudinales son posibles en los plasmas.

Answer 3

http://en.wikipedia.org/wiki/Longitudinal_wave#Electromagnetic tiene un buen resumen de la situación. No hay longitudinal de las soluciones de las ecuaciones de Maxwell en el vacío, sino que usted puede conseguir este tipo de soluciones en un plasma.

Answer 4

No sé si esto realmente califica como una respuesta, pero si he leído tu pregunta con razón, creo que podría encontrar esta cita interesante:

"Las formas originales de la mecánica cuántica ... [cuantificada] ... el campo electromagnético ... por la transformación de Fourier, como una superposición de ondas planas tener transversal, longitudinal, y timelike polarizaciones ... La combinación de la longitudinal y timelike osciladores fue demostrado para proporcionar el (instantánea) de Coulomb de la interacción de las partículas, mientras que la transversal osciladores son equivalentes a los de los fotones." [1]

[1] Laurie M. Brown, Feynman de la Tesis, pp. xi-xii. Mundo Científico (2005), en edición de bolsillo.

Answer 5

Debido a que usted está buscando en el lugar equivocado partes de la ciencia, una olvidada y nunca se persiguen. Usted podría investigación Marconi y Tesla, ambos de los cuales en la que el uso longitudinal de las ondas electromagnéticas en sus dispositivos de transmisión. Tesla no estaba preocupado con la transmisión de la señal inalámbrica, pero la conexión inalámbrica "poder" de la transmisión.

https://en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla

http://www.capturedlightning.com/frames/Tesla0.html

Usted no encontrará longitudinal de las ondas electromagnéticas fuera de la Tesla y Marconi de la época, que la ciencia moderna no se molestan en investigar más.