Feynman sobre la ley del cuadrado inverso de la radiación EM

Question

He estado leyendo a través de (y escuchar) una colección de conferencias formulario de Richard Feynman las clases de Física. En conferencia #2, titulado "la Física Básica", hace la siguiente declaración:

Aunque las fuerzas entre dos objetos cargados debe ir a la inversa el cuadrado de la distancia, se encuentra, cuando nos damos un cargo, que la influencia se extiende mucho más allá de lo que sería de adivinar primera vista. Esto es, el efecto se cae más lentamente que la cuadrado inverso.

Esta afirmación es, en el contexto de una discusión de la atracción entre los objetos con opuesto [static] cargas eléctricas. Soy consciente de la ley del cuadrado inverso como se aplica a los campos eléctricos estáticos, pero yo estaba bajo la impresión de que la ley del cuadrado inverso también se describe la oscilación de campos eléctricos, es decir, la radiación electromagnética.

Suponiendo que un simple punto-fuente omnidireccional EM radiador, la amplitud de la exteriormente la propagación de campos EM (un.k.una. EM "ola") también se caen de acuerdo a la ley del cuadrado inverso en tres dimensiones del espacio, ¿correcto?

Por lo tanto, no entiendo su declaración "el efecto se cae más lentamente que la inversa del cuadrado". Hizo Fenyman simplemente misspeak o me estoy perdiendo algo (tal vez vergonzosamente evidente) aquí?

El texto íntegro de la conferencia en cuestión se puede encontrar aquí. Usted puede buscar la frase "más lentamente que la del cuadrado inverso" si quieres ver el contexto inmediato.

Answer 1

Soy consciente de la ley del cuadrado inverso como se aplica a los campos eléctricos estáticos, pero yo estaba bajo la impresión de que la ley del cuadrado inverso también se describe la oscilación de campos eléctricos, es decir, la radiación electromagnética.

El inverso del cuadrado de la ley se aplica a la intensidad de las ondas electromagnéticas que se propagan hacia el exterior. Lo puedes ver en el dibujo de una esfera imaginaria de radio $r$ alrededor de un punto de origen de la radiación. Desde el poder cruzar esa esfera es el mismo, independientemente del tamaño de la esfera, debe ser el caso que la intensidad de las olas (energía por unidad de área) es proporcional a la $1/r^2$.

Pero la intensidad de la $I$ de una onda electromagnética es proporcional al cuadrado de su amplitud del campo eléctrico $E$. Desde $I \propto E^2$ e $I \propto 1/r^2$, llegamos a la conclusión de que $E \propto 1/r$ para un punto de origen de la radiación electromagnética.

(Este resultado también puede ser probado por mucho más riguroso de los medios, pero esta es una rápida y sucia heurística para ver por qué esto debe ser así.)

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EDIT: En respuesta a un par de comentarios en la discusión extendida (ahora se trasladó a chat): es cierto que Feynman en realidad nunca menciona el campo eléctrico en el párrafo anterior. Sin embargo, él está hablando acerca de la fuerza entre dos objetos cargados, y la fuerza sobre la carga estacionaria será igual a la cantidad de carga que lleva a veces el campo eléctrico creado por la oscilación del cargo. Puesto que el campo eléctrico se cae como $1/r$, la fuerza que sentía por el tipo de papel de carga será proporcional a $1/r$ como bueno, es decir, "el efecto se caen más lentamente que la inversa del cuadrado."

Answer 2

La ley del cuadrado inverso se aplica al caso de la estática electro, es decir, cuando los cargos son estacionarios. Lo que Feynman está tratando de decir es que, cuando usted 'agita' una carga, no se aplica la ley del cuadrado inverso, ya que el sistema ya no es estático. Si agitas un cargo de una manera particular, encuentras que la fuerza caerá como$$\frac{1}{r}, que es más lento que el cuadrado inverso.