Электродинамика в вакууме

Фундаментальные уравнения электродинамики в вакууме. [c.108]

В гл. 3 мы показали, что фундаментальные уравнения механики необходимо изменить таким образом, чтобы они удовлетворяли специальному принципу относительности. Уравнения электродинамики в вакууме (уравнения Максвелла) не нуждаются в этом, так как, как мы увидим далее, они уже инвариантны относительно преобразования Лоренца [197, 198, 65, 160, 162[. [c.108]

В реальном диэлектрике, обладающем конечным электрическим сопротивлением, существуют как связанные, так и свободные заряды. Электрическое поле, создаваемое этими зарядами, существует в вакууме между молекулами вещества. Такой подход к описанию поля в диэлектрике, соответствующий классической электродинамике, позволяет использовать любые формулы, справедливые для электрического поля в вакууме, и для расчета поля в диэлектрике, добавляя к плотности зарядов величину рсв- Например, формула Гаусса для электрического поля в вакууме div Е — p/sg, а для электрического поля в диэлектрике [c.138]

Не так, однако, обстоит дело в области электродинамики и, в частности, в одном из ее отделов — в оптике. Уравнения Максвелла, которые управляют областью электродинамики, показывают, что процесс распространения света в вакууме со скоростью с не зависит от системы отсчета. Фронт шаровой волны, выходящей из начала координат, определяется уравнением [c.22]

Если Гельмгольц, по крайней мере в принципе, мог придерживаться предпосылки о том, что все физические процессы сводятся к движениям простых материальных точек, то выполнимость этого предположения относительно, например, электродинамических процессов стала с тех пор по меньшей мере сомнительной. Но несомненно, что принцип наименьшего действия полностью доказал свою применимость и плодотворность как раз в области не механической физики, а именно, в электродинамике чистого вакуума. Дж. Лармор (1900 г.), Г. Шварцшильд (1903 г.) и другие, не нуждаясь в каких бы то ни было механических гипотезах, вывели из принципа Гамильтона основные уравнения электродинамики и электронной теории. [c.587]

Согласно классич. электродинамике, интенсивность I it) излучения системы зарядов в вакууме в единицу времени с точностью до членов ( А) равна [c.249]

Максвелла уравнения — ур-ния, к-рын подчиняется (в пределах применимости классической макроскопич. электродинамики, см.. Электродинамика классическая), электромагнитное поле в вакууме и сплошных средах. [c.33]

Получение сверхсильных полей позволяет экспериментально наблюдать эффекты нелинейной квантовой электродинамики. В полях напряжённостью ж 10 В/см (/ ж 10 Вт/см ) возможна генерация электронно-позитронных пар в вакууме ( оптич. пробой вакуума ). Хотя достижение таких полей пока представляется проблематичным, взаимодействие уже [c.294]

Различают продольно и поперечно поляризованные волны в зависимости от ориентации вектора поля относительно волнового вектора (к). В электродинамике примером продольных волн служат плоские однородные плаз.менные волны (с.ч. Ленгмюровские волны) к поперечным волнам в первую очередь относятся плоские однородные эл.-магн. волны в вакууме или в однородных изотропных средах. Поскольку в последних электрич. (В) и магн. (Н) векторы перпендикулярны волновому вектору (к), то их часто паз. волнами типа ТЕМ или ТЕП (см. Волновод). Причём, если векторы поля (Е, Н) лежат в фиксиров. плоскостях (Е, к) и (Н, к), т. е. имеют фиксиров. направления в пространстве, используется термин волны линейной поляризации . Суперпозиция двух линейно поляризованных волн, распространяющихся в одном направлении (к) и имеющих одинаковую частоту (а), но отличающихся направ лени остью векторных полей, даёт в общем случае волну эллиптической поляризации. В ией концы векторов Е и Н описывают в плоскости, [c.65]

Помимо работы, затрачиваемой на намагничение магнетика, определенная работа, как известно из электродинамики, затрачивается на увеличение напряженности магнитного поля от Я до Я + dH в отсутствие магнетика (в вакууме). Эта элементарная работа оказывается равной (в расчете на единицу объема), [c.47]

Следует при этом отдавать себе ясный отчет в том, что Я отнюдь не имеет смысл внутренней энергии за вычетом энергии магнитного поля в вакууме. Это следует из того, что Я представляет собой напряженность поля, уже измененную присутствием магнетика. Для нахождения Я в каждой конкретной задаче следует решить уравнения электродинамики с граничными условиями В =В2п, Яц = Я2,), и резуль- [c.72]

Благодаря этому совершенно новые экспериментальные средства получила в свое распоряжение нелинейная оптика. В поле сфокусированных фемтосекундных импульсов могут быть получены интенсивности 10"—IQi Вт/см и, следовательно, напряженности светового поля достигают здесь 10 В/см. Речь идет, таким образом, о полях, превышаюш,их внутриатомные ( а 10 В/см для атома водорода). В столь сильных полях на первый план выходят новые проблемы нелинейной электронной физики, становятся реальностью прямые эксперименты, имеюш,ие целью наблюдение эффектов, предсказываемых нелинейной квантовой электродинамикой (нелинейное рассеяние света на релятивистских электронах, рассеяние света на свете в вакууме и т. п.). [c.10]

Заметим, наконец, что прорыв в область сверхсильных полей снова привлек интерес к возможностям экспериментального наблюдения эффектов нелинейной квантовой электродинамики. Хотя даже в самых смелых прогнозах речь не идет о генерации световых полей напряженностью В/см (/ 10 Вт/см ), при которых возможна генерация электронно-позитронных пар в вакууме ( оптический пробой вакуума ), столкновение уже доступных интенсивных лазерных пучков с релятивистскими электронами может привести к наблюдению ряда эффектов, представляющих принципиальный интерес. [c.295]

Следует отметить, что приведенные соотношения могут быть получены также дедуктивным путем из квантовой электродинамики [2.13-1]. При этом следует исходить из поля Дирака, взаимодействующего с электромагнитным полем. Путем соответствующего преобразования позитронная компонента отделяется, а применение формализма Лагранжа позволяет сформировать функцию Гамильтона с электронной компонентой метод включает последовательное разложение величин по степеням элементарного заряда и обратной скорости света в вакууме. Применение квантования поля для этой [c.181]

До сих пор мы рассматривали распространение света в вакууме. Теперь предположим, что пространство заполнено изотропным прозрачным веществом с показателем преломления п. Если эта среда покоится относительно эфира, то фазовая скорость света в абсолютной системе S, в соответствии с феноменологической электродинамикой Максвелла, равна [c.19]

Основные уравнения электродинамики Максвелла — Лорентца не инвариантны относительно преобразования Галилея. Действительно, скорость света в вакууме, вычисленная из этих уравнений, равна постоянной с. Такой результат оставался бы верным во всех инерциальных системах отсчета, если бы в них уравнения Максвелла имели один и тот же вцд. Но это несовместимо с законом сложения скоростей (101.3), который является следствием преобразования Галилея. [c.623]

В механике избран традиционный путь, начинающийся с законов Ньютона, динамики материальной точки. Вся электродинамика изложена на основе учения об электромагнитном поле в вакууме, причем общие его уравнения предшествуют частным случаям. В квантовой механике изучению основных вопросов предпослана пропедевтическая тема, содержащая решение простейших одномерных задач еще без применения специального математического аппарата. В статистической физике в основу положен квантовый подход, что позволяет проще и последовательнее дать ее исходные положения и получить основные выводы. [c.4]

Для простоты ограничимся рассмотрением электродинамики в вакууме, так как обобщение макроскопической теории для случая материальной среды производится по тому же принципу. С помощью общековариантных выражений (9.200), (9.201) для дивергенции и ротора антисимметрического тензора уравнения Максвелла (5.9), (5.13), (5.16) в произвольной системе координат 5 можно записать следующим образом [c.298]

Этот эффект, называемый также рассеянием света на свете, согласно предсказаниям квантовой электродинамики, должен существовать в вакууме в результате рождения виртуальных электрон-позитрон-ных пар. Вероятность этого процесса обратно пропорциональна энергии рождения пары, равной 1 МэВ, и поэтому эффект крайне мал и до сих пор не наблюдался. Поскольку в веществе энергия рождения пары электрон— дырка имеет порядок 1 эВ, то должен существовать эффект рассеяние света на свете в веществе с интенсивностью, на много порядков большей и поэтому доступной наблюдению, что подтверждено опытами С. М. Рывкина и др. До сих пор рассеяние света на свете наблюдалось лишь в конденсированном веществе (в воде, в кристаллах кальцита и dS), нелинейность которого гораздо больше вакуума. [c.412]

Согласно этой теории, в вакууме, прежде считавшемся пустотой , непрерывно происходит рождение множества виртуальных, короткоживущих частиц (фотонов, электронов, позитронов и др.). Взаимодействие виртуальных частиц с реальными физическими объектами приводит к наблюдаемым физическим эффектам, например отклонению магнитного момента электрона от предсказываемого классической электродинамикой значения. В связи с этим принципиально иную трактовку получили, казалось бы, хорошо известные и прежде отождествлявшиеся понятия элементарный электрический заряд и заряд электрона . Поясним физику явления. Внесенный в физический вакуум электрон оказывается окруженным облаком виртуальных элект-роы-позитроняых пар (см. рис. 18), которое частично экранирует его заряд. Все такое образование в целом принято называть физическим электроном [65], а объект, лишенный облака вакуумной поляризгщии,— голым электроном. При наблюдении с больших расстояний измеряемый заряд оказывается вследствие экранирования меньшим заряда голого электрона, это и есть классический элементарный заряд е. По мере проникновения в глубь облака виртуальных электрон-позитроныых пар экранировка уменьшается, и измеряемый заряд должен возрастать. Подтверждением этого являются известные факты нарушения закона Кулона на малых расстояниях. В пределе эксперимент мог бы дать значение заряда голого электрона, но энергии зондирующих частиц при этом становятся настолько большими, что 110 [c.110]

ЛОРЕНЦА — МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ - фуи-дам. ур-вия классич. электродинамики, определяющие мнкросконич. эл.-магн. поля, создаваемые отдельными заряж. частицами. Л. —М. у. лежат в основе электронной теории (классич. микроскопич, электродинамики), построенной X. А, Лоренцем в кон. 19 — пач. 20 вв. В этой теории среда рассматривается как совокупность заряж. частиц (электронов и атомных ядер), движущихся в вакууме. Основной постулат теории X. А. Лоренца состоит в предположении, что ур-ния классич. электродинамики (Максвелла ураенения) точно описывают поля в любой точке пространства (в т. ч. межатомные и внутриатомные поля) в любой момент времени t. [c.611]

В электродинамике излучение волн или, в общем случае, генерация перем. эл.-магн. полей Е = —уф — А с в Я =[у 4] обусловлены иестационарностью плотности электрич. заряда р(г, t) и тока j(r, t). В вакууме эти поля описываются волновыми ур-ниями [c.219]

Хорошо описывая распространение света в материальных средах, волновая О. не смогла удовлетворительно объяснить процессы его испускания и поглощения. Исследование этих процессов (фотоэффекта, фотохим. превращений молекул, закономерностей спектров оптических и пр.) и общие термодинамич. соображения о взаимодействии эл.-магн. поля с веществом привели к выводу, что элементарная система (атом, молекула) может испускать или поглощать энергию эл.-магн. поля лишь дискретными иорциями (квантами), пропорциональными частоте излучения V (см. Излучение). Поэтому световому эл.-магн. полю сопоставляется поток квантов света — фотонов, распространяющихся в вакууме со скоростью света. В простейшем случае энергия, теряемая или приобретаемая изолиров. квантовой системой при взаимодействии с оптич. излучением, равна энергии фотона йv, а в более сложном— сумме или разности энергий иеск. фотонов (см. Многофотонные процессы). Эффекты, в к-рых при взаимодействии света и вещества проявляются квантовые свойства элементарных систем, рассматриваются квантовой оптикой методами, развитыми в квантовой механике и квантовой электродинамике. [c.419]

РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ (лоренц-инвариантность) — независимость физ. законов и явлений от скорости движения наблюдателя (или, точнее, от выбора инерциальной системы отсчёта). Р. и. законов фундам. физ. взаимодействий означает невозможность ввести выделенную систему отсчёта и измерить абс, скорость тел. Принцип Р. и, возник в нач. 20 в. в результате обобщения разл. опытных данных, начиная с отрицат. результата экспериментов Майкельсона — Морлп (1881—87) (см. Майкельсона опыт). Ныне наилучшие в наиб, многочисл. подтверждения Р. в. фундам. физ. взаимодействий дают опыты с элементарными частицами высоких энергий. Из принципа Р. в. вытекает существование нек-рой универсальной макс, скорости распространения всех физ. взаимодействий эта скорость совпадает со скоростью света в вакууме. Ма-г тематически Р. и. выражается в том, что ур-ния релятивистской механики Эйнштейна — Лоренца — Пуанкаре и электродинамики Максвелла (совокупность этих ур-ний образует спец, теорию относительности), а также теории сильного и слабого взаимодействий не изменяют своего вида, если входящие в них пространственно-временные координаты и физ. поля подвергаются Лоренца преобразованиям. Для построения релятивистски инвариантной теории гравитац. взаимодействия понятие Р, и, должно быть обобщено (см. ниже). [c.322]

В середине прошлого столетия на основе связанных главным образом с исследованиями Фарадея экспериментальных открытий в области электрических и магнитных явлений Максвелл сформулировал систему уравнений электродинамики, подытожив все имеющиеся в этой области знания. Наиболее важным следствием уравнений Максвелла оказалась возможность существования электромагнитных волн, распространяющихся в вакууме со скоростью, значение которой равно электродинамической постоянной с. входящей в эти уравнения. Значение с впервые было получено Коль-раушем и Вебером в 1856 г. на основе чисто электрических измерений. Найденная таким образом скорость электромагнитных волн совпала со скоростью света в вакууме, измеренной к тому времени достаточно точно. Это совпадение и навело Максвелла на мысль, что свет представляет собой электромагнитные волны. [c.7]

В этом случае электроны движутся в вакууме и проходят в виде электронного пучка через область пространственно-модулирован-ного магнитного поля (рис. 2.32). Под действием силы Лоренца они периодически отклоняются. Из классической электродинамики хорошо известно, что отклоняемые, т. е. движущиеся с ускорением, заряженные частицы испускают электромагнитные волны. За счет коллективного излучения большого числа электронов возможна генерация лазерного света. Преимуществом такой системы, которая была реализована, например, на линейном ускорителе Стан-фордского университета, является ее перестраиваемость, которая может осуществляться путем непрерывного изменения напряженности магнитного поля. [c.63]

В т е о р и и Л о р е н ц а офир неподвижен и не принимает участия в движепии материальных сред. Отсюда вытекало существование абе, спстемы отсчета, связанной с неподвижным эфиром, ("ледовательно, электродинамич, явления в движущихся телах до.лжны зависеть от скорости тел в эфире. Смещение .l,ouj]epa должно быть раз.тшчным в случаях движения по отношению к эфиру наблюдателя или источника, С понятием эфира в те годы была связана не только О. д, с., а вооСще вся электродинамика. Распространение света в вакууме описывалось как упругие волны в эфире, преломление света на границе двух тел — как следствие скачка плотности эфира на границе раздела, в энергию электромагнитного поля включалась как кинетическая , так и потенциальная энергия эфира и т, д, [c.500]

ИО,ЛЯРИЗАЦИЯ ВАКУУМА — изменение свойств вакуума под воздействием внешнего электрич. тока или электромагнитного поля, состоящее в образовании вблизи заряженной частицы раснределенных в объеме заряда и тока и выражающееся в экранировании помещенного в вакуум. - аряда. П. в. — одип нэ фундаментальных эффектов, предсказанных шан-/иопой электродинамикой и подтвержденных экспериментально. Практически оп проявляется иа очень малых расстояниях от заряженных частиц. В основе явления лежитобразованиевиртуальныхпарчастипа - [c.137]

Как и всякая другая физическая теория, классическая механика имеет определенные границы применимости. Прежде всего, как показала специальная теория относительности (СТО), классическая механика не может правильно описать движение любого материального объекта, движущегося со скоростью V, сравнимой со скоростью света с в вакууме. Движение тел при v с описывается релятивистской механикой, основанной на постулатах СТО (т. е. на принципе относительности Эйнштейна и постулате о постоянстве скорости света). Кроме того, классическая механика так же, как й классическая электродинамика Максвелла, оказывается несостоя тельной при ее применении к описанию движения отдельных ато MOB, электронов и других микроскопических (элементарных) частиц составляющих атомные ядра, атомы и молекулы. Поведение микро скопических частиц вещества, движущихся со скоростями и < с описывается особой физической теорией, называемой нереляти вистской квантовой механикой. Что же касается поведения микро частиц и процессов, происходящих в различных полях при t с то, как показывает современная физическая наука, их последова тельно строгое и полное описание возможно только в рамках реля тивистской квантовой теории поля, далекой пока до своего окон чательного завершения. [c.5]

Кроме явлений параметрического рассеяния и двухфотонного распада, наблюдавшихся уже в лазерную эпоху оптики, бифотоны должны излучаться также и при давно известном спонтанном комбинационном рассеянии света. Как будет показано в этой книге, антистоксовы фотоны при низких температурах рассеивающего вещества излучаются лишь в паре со стоксовыми. К этому эффекту непосредственно примыкает четырехфотонное или гиперпараметрическое рассеяние, оптичающееся от трехфотонного параметрического рассеяния участием в элементарном акте двух фотонов накачки. Мы рассмотрим также некоторые особенности эффекта рассеяния света на поляритонах, занимающего промежуточное положение между параметрическим рассеянием и комбинационным рассеянием на колебаниях ионов в решетке кристалла. Эти колебания сопровождаются колебаниями электромагнитного поля внутри кристалла. Поляритон — это квант макроскопического (усредненного) поля, т. е. фотон в среде, и поэтому рассеяние света на поляритонах, а также трех- и четырехфотонное параметрическое рассеяние, естественно называть рассеянием света на свете в веществе (последнее дополнение отличает его от рассеяния света на свете в вакууме — чрезвычайно слабом и еще не наблюдавшемся эффекте релятивистской квантовой электродинамики). [c.9]

Поскольку основные уравнения электродинамики — уравнения Максвелла — справедливы в любой инерциальной системе, скорость света в вакууме должна иметь одинаковое значение с — 3 10 м, сек во всех инерциальных системах отсчета. Это, конечно, противоречит той кинематической концепции, которая вытекает из повседневного опыта и выражается в форме закона сложения скоростей (1.3). Новая точка зрения на законы природы, установившаяся в результате многочисленных прецизионных экспериментов и выраженная в форме принципа относительности, заставляет нас пересмотреть эту кинематическую концепцию, считавшуюся ранее а priori справедливой. Эйнштейн смог показать, что более тщательный анализ методов измерения скорости, т. е. обсуждение методов, при помощи которых можно реально произвести это измерение, позволяет однозначно, точно и ясно описать все физические процессы в соответствии с принципом относительности. [c.29]

Случай кратных корней дисперсионного уравнения. До сих пор рассматривались только монохроматические решения однородных уравнений поля (2.1), зависящие от / и i по закону onst е ( - "<) (см. (2.2)). В вакууме никаких других решений такого типа не существует, и обычно предполагается, что ситуация остается такой же при распространении волн в среде (по крайней мере ни в одном курсе электродинамики нам не приходилось встречать указаний на необходимость рассматривать также и другие решения). Между тем в действительности уже в классической кристаллооптике решения типа (2.2) с постоянной амплитудой не всегда образуют полную систему нормальных волн. Именно, решений типа (2.2) недостаточно в случае распространения [c.71]

Специальная теория относительности (СТО) важна при больших скоростях или высоких энергиях (релятивистский случай). В нерелятивистском случае (и с или U т( , где V — скорости тел в исследуемой системе, Et, U — их кинетические и потеш(иальныв энергии, т — их массы, с — скорость света в вакууме) она дает лишь очень малые поправки к ньютоновской механике или нерелятивистской квантовой теории. Электродинамика — релятивистская теория и не требует поправок. [c.49]

Исторически именно в электродинамике было впервые введено понятие поля— некоторой субстанции, обеспечивающей взаямодействяе между удаленными телами. Поле является таким же элементом физической реальности, как тела в частицы, его создающие оно обладает энергией и, следовательно, массой и способно существовать даже при удалении от создавшего его заряда или при его уничтожении. Представление о физическом поле тесно связано с конечной скоростью распространения взаимодействий эта скорость не может превышать скорости света в вакууме (универсальной физической константы). [c.87]

В физике электромагнитных явлений к уравнениям механики необходимо добавить уравнение закона Кулона (основной закон электростатики), уравнение связи между электрическим током и электрическим зарядом и уравнение закона Ампера (основной закон электродинамики). В этих уравнениях ведены четыре новые физические величины электрический ток /, электрический заряд д, магнитная пронйцаемость ц и диэлектрическая проницаемость е , е. Следовательно, в данном случае N - п = 1-Под ц и е понимаются относительные проницаемости, а под й е — абсолютные проницаемости вакуума. [c.26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...