Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Действует ли электромагнитная волна на заряженную частицу?

Можете ответить на мои наивные и глупые вопросы?
Допустим, в пространстве у нас есть электрон. До него откуда-то дошла электромагнитная волна. Соответственно, в точке, в которой находится электрон, напряженность электрического поля из-за волны стала ненулевой. Значит, на электрон начала действовать электрическая сила, под действием которой он должен переместиться. Но тут появляется несколько вопросов.
1) Действует ли вообще электромагнитная волна на заряженную частицу?
2) Если да. Направление вектора напряженности электрического (и магнитного) полей будет постоянно менять направление в течение полупериода (ведь волна синусоидальная). Значит, станет меняться и направление силы. Электрон будет колебаться, что ли?
3) Переносчиком электромагнитного взаимодействия являются виртуальные фотоны. Но как тогда волна, состоящая из реальных, а не виртуальных, фотонов может действовать на заряженные частицы?
4) Если мощность волны (скажем, она сферическая) неизменна, то через сферу любого радиуса, окружающую источник, проходит в секунду одинаковое число энергии, т.е. одинаковое число фотонов. Это значит, что плотность потока фотонов уменьшается с расстоянием?
5) Если плотность уменьшается, то значит ли это, что на очень большом расстоянии есть вероятность того, что ни один фотон просто не попадет в электрон, т.е. волна как бы пройдет его насквозь, не подействовав на него? Но если мы рассматриваем систему двух заряженных частиц, одна из которых поколебалась с ускорением, отдалилась и создала эту волну, о которой мы тут разглагольствуем, то другая частица, приняв волну, должна понять, что первая частица теперь находится дальше и кулоновская сила между ними двумя должна ослабнуть. Но как она ослабнет, если ни один фотон, испущенный ускоренной первой частицы, так и не дошел до второй?
ФизикаФотоны+3
Анонимный вопрос
  ·   · 3,6 K
Физика, компьютеры, электроника, велосипед...  · 21 мар 2022
Большинство недоумений от подобных вопросов вызвано тем, что никто до сих пор не понял суть корпускулярно-волнового дуализма. Попробую ответить так, как это принято.
1, 2) электромагнитная волна действует на заряженную частицу, заставляя её испытывать переменную по направлению силу, изменяющуюся с частотой , равной частоте электромагнитгной волны. Вектор расположен в плоскости, перпндикулярной направлению распространения волны, а конкретное направление зависит от поляризации. Плоскополяризованная волна вызывает силу, изменяющуюся вдоль одного направления по синусоидальному закону, а  более общий случай  эллиптически поляризованной волны заставляет конец вектора силы описываать эллипс в плоскости, перпендикулярной  направлению распространения волны. (язык полей, классическая электродинамика)
3) Высказывание "волна состоит из фотонов" неверно. Свет проявляет свойства волны, пока его распространение не порождает событий (не регистрируется каким-либо взаимодействием с другими объектами микромира), но при порождении  события свет ведёт себя как поток частиц, обладающих определённой энергией, зависящей от длины волны, а не от  мощности излучения. Описание взаимодействия классической волны связано с игнорированием разбиения этого взаимодействия на отдельные события ввиду малой энергии длинноволновых квантов. В волне кванты - не виртуальны, а реальны.
Когда свет падает на фоточувствительную матрицу, например,  событием является передача энергии от фотона электрону с приданием заряда микроконденсатору. Но заряд конденсатора не может быть равен нецелому числу зарядов электрона, и мы получаем вероятностную картину взаимодействия квантов света с электронами фоточувствительной матрицы -    квантовые шумы. 
Виртуальными фотоны становятся там, где классическая электродинамика видит такие вещи, как притяжение заряженной частицы электрическим полем, или воздействие магнитного поля на проводник с током - возникновение силы квантовая механика объясняет через механизм обмена как раз виртуальными фотонами.
4) да, уменьшается. Соответственно уменьшается вероятность порождения событий данной волной с увеличением расстояния от истояника- если фотоны испускаются равномерно во всех направлениях. Если же волна- узконаправленная, то пока размер детектора больше пятна расширяющегся луча, все фотоны благополучно регистрируются (слоучай лазерного луча, который имеет малую расходимость). В конечном счёте любой луч обязательно расходится, классическая и квантовая теории дают одинаковые величины, но классическая видит неизбежность дифракции на краях ограниченной плоской волны, квантовая оперирует соотношением неопределённости для фотонов.
5) недоумение в этом вопросе вызвано тем, что невозможно создать условия уверенной регистрации сверхслабых полей, не подверженных, например, тепловым колебаниям. В точности данного заключения я сам не уверен, но мне представляется, что квантовый шум источника- заряда, движущегося с ускорением-  приёмник, регистрирущий силу воздействия поля на пробный заряд, на нектором удалении не сможет отличить воздействие пришедшего фотона от воздействия собственных тепловых колебаний.
Подытожу: те частоты, на которых работает, например, радиотехника, достаточно низки для того, чтобы энергия кванта была настолько низка, чтобы из-за огромного их количества дискретность свойств электромагнтного излучения не проявлялась. При увеличении чувствительности радиотехнических устройств даже низкочастотного спектра проявления прерывности от квантования излучения и от тепловых шумов приёмника становятся сопоставимы, Классическое описание на низких мощностях при необходимости учитывать тепловой шум приобретает вероятностный характер и может быть сопоставлено с квантовомеханическим описанием.          
2 эксперта согласныи1 эксперт не согласен
0) корпускулярно-волновой дуализм тут как-то ни при чем, да и сам по себе - морально устаревшая концепция 1) сила... Читать дальше
Физика, космос, планеты, астрономия, космонавтика  · 21 мар 2022
Много вопросов. Будет много ответов. > Действует ли электромагнитная волна на заряженную частицу? Да, действует. При распространении электромагнитной волны попеременно меняются величины и направления напряжённости электрического... Читать далее
1. Чему равна энергия ЭМ волны в точке одновременного пересечения E, H c осью x на вашем рисунке? 2. Одиночный... Читать дальше