Что описывают уравнения Максвелла?

ТРЕТЬЯ ЛЕКЦИЯ

1. Введение

Уравнения Д. Максвелла считаются основой Электродинамики. Они постулированы им в 1865г. Главная область их применения – анализ электромагнитных процессов и излучений [1], [2], [3], [4]. Запишем их в дифференциальной форме.

, (45)

(46)

(47)

. (48)

Здесь:

- напряженность электрического поля;

- напряженность магнитного поля;

- электрическая индукция;

- магнитная индукция.

Поскольку уравнения Максвелла постулированы и не имеют аналитического вывода, то это должно сразу формировать осторожное отношение к их применению. Как видно, они являются дифференциальными уравнениями в частных производных. Это значит, что они автоматически противоречат Аксиоме Единства пространства- материи - времени. Поясним суть этого противоречия.

В реальной действительности напряженности электрического и магнитного полей меняются синхронно. Кроме того, время течет синхронно с изменениями напряженностей обоих полей. Это значит, что процессы изменения напряженности электрического и магнитного полей являются функциями времени. Поскольку эти процессы протекают в пространстве, то координаты точек пространства, в которых меняется напряженность полей, должны быть функциями времени. В уравнениях же Максвелла (45) – (48) они и - независимые переменные. Таким образом, описание изменения и распространения электромагнитных полей с помощью уравнений Максвелла никак не связано с реально протекающими процессами изменения и распространения этих полей.

Уравнения Максвелла игнорируют реальность и описывают отдельно изменение напряженности электрического поля и отдельно - напряженности магнитного поля. Этот недостаток усугубляется независимостью координат от времени . Такая процедура описания реальной действительности явно противоречит Аксиоме Единства. Из этого следуют ограничения области применения этих уравнений. Там, где зависимость координат от времени не искажает результат, их можно применять. По-видимому, это - область электротехники. Но надо понимать, что, полученная таким образом информация будет приближенно описывать изучаемое явление, а в ряде случаев и искажать его. Это и происходит, например, при описании электромагнитных излучений – главной сферы их применения. Проанализируем этот процесс подробно.

Рис. 6. Схема Максвелловской электромагнитной волны

Прежде всего, считается, что напряженности электрических составляющих электромагнитной волны перпендикулярны напряженностям магнитных составляющих электромагнитного поля. Изменяются они синхронно. Чаще всего электромагнитную волну представляют в виде двух взаимно перпендикулярных синусоидальных волн, распространяющихся прямолинейно (рис. 6).

При этом длина волны и частота электромагнитного излучения, описываемого уравнениями Максвелла, изменяются в диапазонах, приведенных в табл. 11.

Таблица 11. Диапазоны шкалы электромагнитных излучений

Диапазоны	Длина волны, м	Частота колебаний,
1. Низкочастотный
2. Радио
3. Микроволновый
4. Реликтовый (макс)
5. Инфракрасный
6. Световой
7. Ультрафиолетовый
8. Рентгеновский
9. Гамма диапазон

Модель электромагнитной волны, приведенная на (рис. 6), не позволяет получить ответы на множество вопросов, касающихся её параметров и поведения.

Можно составить список вопросов о поведении так называемого электромагнитного излучения и о поведении фотонов, следующих из неисчислимого количества экспериментальных данных, но до сих пор, не имеющих ответов в рамках уравнений Максвелла. Однако за рамками этих уравнений ответы на приведенные ниже вопросы уже получены [1], [2]. Часть этих ответов мы приведем здесь.

Составим далеко не полный перечень вопросов, на которые читатель найдет ответы в нашей книге [1], [2] и на которые не способны ответить уравнения (45) – (48) Максвелла.

1. Каким образом электромагнитное излучение в виде взаимно перпендикулярных синусоид (рис. 6) локализуется в пространстве, изменяя свои главные параметры длину волны и частоту в столь широком диапазоне (табл. 11)?

Известно, что электроны атомов и молекул излучают и поглощают фотоны при энергетических переходах. Сразу возникает вопрос:

2. Фотон и электромагнитная волна (рис. 6) одно и тоже или это - разные электромагнитные образования?

3. Сколько констант описывают скрытую от нас электромагнитную структуру фотона?

4. Какие силы локализуют фотоны в пространстве?

5. Почему электромагнитное излучение, изменяя свою длину волны и частоту в столь широком диапазоне (табл. 11), имеет одну и ту же скорость распространения, равную скорости света?

6. Почему с увеличением длины волны электромагнитного излучения частота уменьшается?

7. Почему проникающая способность фотонов увеличивается с уменьшением длины волны и увеличением частоты излучения?

8. Известно, что электроны атомов излучают фотоны при возбуждении. Почему электроны атомов антенны должны излучать кроме фотонов какое-то электромагнитное поле, структура которого до сих пор не известна?

9. Почему энергии фотонов всей шкалы электромагнитных излучений определяются произведением постоянной Планка на частоту излучения?

10. Почему энергия фотона определяется двумя формулами ?

11. Какой закон управляет постоянством постоянной Планка?

12. Почему постоянная Планка, определяющая энергию фотона, имеет размерность кинетического момента и является величиной векторной?

13. Какой закон управляет локализацией фотона в пространстве?

14. Какой закон управляет постоянством скорости движения фотонов?

15. Имеет ли фотон скрытые параметры, отсутствие которых не позволяет вывести аналитически все математические модели, описывающие его поведение?

16. Изменяется ли масса электрона при поглощении и излучении фотонов?

17. Почему человеческий глаз воспринимает излучение только в световом диапазоне?

18. Почему фотоны не существуют в покое?

19. Почему фотоны обладают свойствами волны и частицы одновременно?

20. Почему фотоны движутся прямолинейно?

21. Почему фотоны поляризованы?

22. Почему фотоны не имеют заряда?

23. Почему угол падения фотона равен углу отражения независимо от ориентации плоскости поляризации фотона?

24. Сразу ли фотон после отражения или рождения имеет скорость света или вначале движется с ускорением?

25. Теряет ли фотон энергию в переходном процессе?

26. Почему световые монохроматические лучи сближаются при одинаковой циркулярной поляризации и отталкиваются при разной циркулярной поляризации?

27. Почему внутренние дифракционные каёмки формируются фотонами, взаимодействующими с противоположными краями препятствий, формирующих дифракционные картины?

28. Почему наружные дифракционные каёмки формируются фотонами, движущимися от точечного источника света и отраженными от краёв препятствий, формирующих дифракционные картины?

29. Почему за двумя щелями или отверстиями формируется аномальная дифракционная картина?

30. Являются ли энергии единичных фотонов и единичных электронов величинами векторными?

31. Если электроны поглощают и излучают фотоны, то сложение и вычитание их энергий, как векторных величин, должно идти по правилам векторной алгебры, почему это не следует из уравнений Максвелла?

32. Как направлен спин фотона по отношению к траектории его движения?

33. Как направлен спин электрона по отношению к оси его вращения?

34. Почему энергия электрона состоит из двух составляющих: потенциальной и кинетической?

35. Почему эффект Комптона регистрируется только при использовании рентгеновских лучей?

36. Какова природа радиоволнового диапазона шкалы электромагнитных излучений?

Дата добавления: 2014-01-04