Импульс электромагнитного поля. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Импульс электромагнитного поля - динамическая характеристика поля, аналогичная импульсу в механике. Формально из уравнений Максвелла в вакууме, связывающих векторы электромагнитного поля E=D и Н=В (используется гауссова система единиц) с плотностями электрич. зарядов и токов j, следует соотношение:

где индексы a, b=1, 2, 3 обозначают декартовы компоненты; по индексу b производится суммирование; вектор g с точностью до размерного коэф. совпадает с Пойнтинга вектором S:

тензор Т_ab наз. Максвелла тензором натяжений:

(d_ab - символ Кронекера); вектор f есть плотность силы Лоренца, действующей на объёмные электрические заряды и токи со стороны электромагнитного. поля:

Уравнение (1), являющееся интегралом ур-ний Максвелла, по аналогии с соответствующим соотношением в механике сплошных сред интерпретируется как закон изменения импульса электромагнитного поля, в котором вектор g, определяемый соотношением (2),- вектор плотности импульса электромагнитного поля. При этом тензор T_ab с обратным знаком представляет собой тензор плотности потока импульса электромагнитного поля, а сила Лоренца с обратным знаком является силой, действующей со стороны электрических зарядов и токов на электромагнитное поле. Интегрирование уравнения (1) по произвольному объёму V даёт:

где

- Импульса электромагнитного поля в объёме V,

- поток a-составляющей импульса электромагнитного поля, втекающий внутрь объёма V через ограничивающую его поверхность s (положительной считается наружная нормаль к поверхности), F=

- сила Лоренца, действующая на электрические заряды и токи, находящиеся внутри объёма V. Наличие силы Лоренца в законе изменения импульса электромагнитного поля (1), (1а) означает, что импульс электромагнитного поля может передаваться материальным телам, изменяя их механич. импульс. Такой обмен импульсом может происходить, напр., в результате поглощения, излучения или рефракции эл--магн. волн, что впервые было экспериментально подтверждено в опытах по измерению давления света (П. Н. Лебедев, 1899). С квантовой точки зрения эл--магн. поле представляет собой ансамбль фотонов, каждый из к-рых обладает энергией

и импульсом

, где w - частота излучения, k - волновой вектор. Обмен импульсом между полем и частицей происходит при поглощении, излучении и рассеянии фотонов заряж. частицами, напр., в Комптона эффекте. В средах, характеризующихся наличием связанных электрич. зарядов и обусловленных их движением электрич. токов, существуют два определения импульса электромагнитного поля. Одно из них принадлежит М. Абрагаму (М. Abraham) и совпадает с определением импульса электромагнитного поля в вакууме (2). При этом для сред с линейными материальными соотношениями (D=eE, B=mH, e, m - диэлектрич. и магн. проницаемости среды) можно записать закон изменения импульса электромагнитного поля типа (1), (1а), в к-ром модифицируется выражение для максвелловского тензора натяжений, а в правой части к плотности силы Лоренца, действующей на свободные электрич. заряды и токи, добавляется член:

Величина f_A представляет собой плотность т. н. силы Абрагама, действующей на среду в перем. эл--магн. поле. Структура выражения (5) такова, что плотность силы Абрагама f_А может быть включена в плотность импульса электромагнитного поля. При этом для плотности импульса электромагнитного поля в среде получается выражение в форме Минковского (Н. Minkowski):

для к-рого также справедлив закон изменения импульса электромагнитного поля типа (1), с модифицированным применительно к среде тензором натяжений. Вывод закона изменения импульса электромагнитного поля из yp-ний макроскопич. электродинамики также требует привлечения модели среды (эфира) или материальных уравнений в среде. Использование выражений дляимпульса электромагнитного поля в форме Абрагама или Минковского не вызывает принципиальных противоречий, поскольку в вакууме они совпадают, а в среде с учётом разл. выражении для силы, действующей на среду в эл--магн. поле, оба выражения удовлетворяют закону сохранения суммарного импульса среды и эл--магн. поля. В движущихся средах, а также в любых др. средах с пространственной дисперсией импульса электромагнитного поля следует отличать от импульса эл--магн. волн, к-рый складывается из импульса электромагнитного поля и импульса, обусловленного переносом энергии волновых возмущений частицами среды (пропорционального вектору Умова). В статич. эл--магн. полях, сосредоточенных в огранич. объёме, суммарный импульс электромагнитного поля всегда равен нулю, хотя поле вектора g, характеризующее распределение плотности импульса электромагнитного поля в пространстве, может быть отлично от нуля. Если при этом момент импульса электромагнитного поля

отличен от нуля, его наличие может быть экспериментально обнаружено: при включенин или выключении статич. полей система тел, поддерживающих эти поля, испытывает соответствующий момент импульса отдачи.

Литература по импульсу электромагнитного поля

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.