О псевдоволнах электромагнитного поля

  • Просмотров 1611
  • Скачиваний 416
  • Размер файла 76
    Кб

О ПСЕВДОВОЛНАХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В.В. Сидоренков МГТУ им. Н.Э. Баумана Общепринятая логика обсуждения вопроса о переносе энергии электромагнитного поля посредством волн такова, что проблемы здесь как бы и нет: всем все понятно, однако в действительности проблема выяснения физического механизма переноса энергии синфазными компонентами электромагнитной волны реально существует, и для разрешения парадокса требуется

эвристический, кардинальный подход. Концепция электромагнитного (ЭМ) поля является основополагающей в классической электродинамике [1], где считается, что все явления электромагнетизма физически полно представлены этим полем, свойства которого исчерпывающе описываются системой электродинамических уравнений Максвелла: (a) (b) (1) (c) (d) где - постоянная времени релаксации заряда в среде за счет ее электропроводности. Важнейшим

следствием уравнений (1) является тот факт, что компоненты ЭМ поля, электрическая и магнитная напряженности, перемещаются в свободном пространстве в виде поперечных волн. С целью ответа на вопрос, как распространяются эти волны и что они переносят, обратимся к закону сохранения энергии, аналитическую формулировку которого можно получить при совместном решении уравнений Максвелла (1) в виде так называемой теоремы Пойнтинга: . (2)

Поскольку далее рассматривается распространение ЭМ волн в среде идеального диэлектрика ( . (3) Рассмотрим выполнение закона сохранения энергии для монохроматической ЭМ волны, полевые компоненты которой, согласно волновым решениям уравнений Максвелла [1], распространяются, например, вдоль оси x в пространстве без потерь синфазно: и (4) В итоге , так как, по определению, это объемная плотность потока векторного поля в данной точке, а

потому для бегущей волны в пространстве без потерь усредненный по времени поток ее энергии через замкнутую поверхность очевидно равен нулю. Итак, уравнения Максвелла описывают необычные, весьма странные волны, которые логично назвать псевдоволнами, поскольку, с одной стороны, синфазные волны не способны в принципе переносить ЭМ энергию, а с другой - перенос энергии реально наблюдается, более того это физическое явление широко