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 электромагнитное и другие поля есть различные типы колебаний, деформаций и вариаций давления в эфире.

Понятие же "физического вакуума" в релятивистской квантовой теории поля подразумевает, что во-первых, он не имеет физической природы, в нем лишь виртуальные частицы у которых нет физической системы отсчета, это "фантомы", во-вторых, "физический вакуум" - это наинизшее состояние поля, "нуль-точка", что противоречит реальным фактам, так как, на самом деле, вся энергия материи содержится в эфире и нет иной энергии и иного носителя полей и вещества кроме самого эфира.

В отличие от лукавого понятия "физический вакуум", как бы совместимого с релятивизмом, понятие "эфир" подразумевает наличие базового уровня всей физической материи, имеющего как собственную систему отсчета (обнаруживаемую экспериментально, например, через фоновое космичекое излучение, - тепловое излучение самого эфира), так и являющимся носителем 100% энергии вселенной, а не "нуль-точкой" или "остаточными", "нулевыми колебаниями пространства". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.