Physique Question #3422
Sahm Atman (Genre: mâle, Àge: 17 années) de Berkeley sur 28 avril 2006 demande:
Censément dans l'électromagnétisme classique une charge de accélération rayonne. Si oui, pourquoi ? Est-ce que si oui, alors un observateur dans l'armature de accélération « voit » le rayonnement ? Et le principe d'équivalence s'applique-t-il ? Si oui, les réponses aux questions précédentes ne devraient-elles pas s'appliquer également à une charge « au repos » (par exemple sur la terre) dans un domaine de la gravité ?
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La réponse
La réponse à cette question n'est pas simple. Une charge est entourée par un champ électromagnétique. Si que le champ « rayonne » dépend du comportement de ce champ pendant qu'on devient très très lointain de cette charge. La pièce de rayonnement du champ tombe en tant qu'un excédent la distance de la charge, alors que le champ de Coloumb de norme tombe comme un excédent que la distance a ajusté.
Si la charge accélère constamment tout devient ambiguë puisque la charge elle-même atteint par la suite la vitesse de la lumière et des courses au loin à l'infini. Le rapport standard est que si la charge est dans l'accélération constante puis il n'y a aucun rayonnement. Ceci est soutenu par le fait que la force d'individu sur l'électron (la force due à son propre champ électromagnétique) va comme dérivé de temps de l'accélération, pas comme accélération. L'IE, le rayonnement dépend du changement de l'accélération.
La question devient plus complexe dans un domaine de la gravité. Un champ de la gravité est un changement du concept de la distance dans l'espace-temps, et ce changement du métrique (des distances) du spacetime lui-même affecte le champ elecromagnetic entourant la particule. Dans ce cas d'un électron statique dans un métrique statique (un qui ne change pas à temps) il n'y a aucun rayonnement à l'infini même si cet électron « est accéléré » (c.-à-d. ne suit pas une ligne droite dans ce spacetime). Par exemple, un électron toujours tenu sur la surface de la terre est accéléré vers le haut-- puisque la ligne droite normale est un chemin vers le centre de la terre. Un électron après une ligne droite (qu'est à dire : laissé tomber près de la terre) n'est pas localement accéléré mais rayonne. Noter que la longueur d'onde de ce rayonnement est très très longtemps. Par exemple, parce que un électron s'est laissé tomber sur la surface de la terre, le rayonnement a une longueur d'onde qui est de l'ordre de la distance de la terre à Mars.
Le sujet devient bien plus complexe puisque les changements du métrique loin de la charge peuvent agir l'un sur l'autre avec le champ de la charge de sorte que le rayonnement soit produit. En outre une charge qui ne rayonne pas (par exemple est stationnaire sur la surface de la terre) sentira une force d'individu, une force de réaction de rayonnement, due aux changements que le champ de la gravité produit sur le champ électromagnétique.
Jess Brewer
répondu le 16 mai 2006
La première partie peut être répondue assez simplement, sinon très rigoureusement. Pour celui vous devrez consulter un manuel d'électrodynamique ou prendre un 4ème cours de l'électronique et de magnétisme d'université d'année. Une charge électrique peut être considérée comme la « émission « raye » du champ électrique » qui étendu radialement dans toutes les directions. Maintenant, si vous êtes une autre charge reposant une certaine distance loin, le champ « ligne » de la charge originale va par toi dans une direction donnée par la ligne droite de la première charge à votre position. Jusqu'ici, facile. Mais supposer maintenant la « émission » des MOUVEMENTS de charge. Alors la direction peut changer. En outre la force de son champ électrique à votre poisition, s'il obtient plus étroitement. Il y a deux possibilités : l'un ou l'autre vous savez IMMÉDIATEMENT que l'autre charge s'est déplacée, ou cela prend un moment pour que cette information t'arrive. Le dernier est en fait le cas. Ceci a immédiatement des conséquences : si l'autre charge se déplace uniformément, tout ce qui se produit est que son champ à votre position est ou incliné ou devenant plus fort ou plus faible, ou tous les deux, parce que ce que vous voyez est réellement le champ d'où il était peu un plus tôt ; il est difficile calculer ce, mais vous pouvez facilement avoir l'idée générale. Tellement aucune affaire. Mais si la charge de émission CHANGE son mouvement (par exemple accélère ou oscille en haut et en bas) alors que le champ électrique « le raye » émet obtiennent « noué » en conséquence. Et puis des autres éruptions de principe dans : un champ électrique changeant produit d'une perpendiculaire du champ magnétique (la correction du Maxwell à la loi de l'ampère) au champ électrique ; et si la charge oscille alors que le champ magnétique oscille également, produisant (selon la loi de Faraday) d'un champ électrique perpendiculaire, qui alternativement…. Ces champs Co-produisants mutuellement sont ce qui fait une onde électromagnétique, par conséquent une charge accélérée RAYONNE.
Pour la deuxième partie de votre question, je dois admettre, je ne sais pas la réponse facile. Une recherche rapide de google a rapporté cette discussion aux forum de physique mais je n'obtiens pas l'impression que ces types sont venue à toutes les conclusions claires. Cela ne signifie pas que personne ne sait la réponse.
Merci pour ne pas demander pourquoi les électrons dans un atome (ce qui, dans un modèle simple de Bohr, sont certainement accélérés !) ne pas rayonner loin toutes leur énergie et spirale cinétiques dans le noyau dans environ un milliardième d'une seconde. C'est comment la mécanique quantique A obtenu commencée, et je ne pense pas que vous seriez satisfaits d'une explication handwaving pour cela !
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