光の先端及び後端の電界及び磁界

質問

通常は電波として電界と磁界のループが鎖交しながら伝搬して行くと解釈されますが、
光の先端と後端ではどのようになっているのですか？

回答No.8

ORUKA1951

No.4です。
＞光子の考え方をするとどうなるのでしょうか？
　えっ？？波動性のときの話じゃないの？？
　それでしたら粒子(波長と同じ直径の球)と考えればよい。波長より短い障壁は通り抜けられるし、ふたつの穴を同時に通り抜けて回折も起こす。
　ただし量子なのでとんでもなくかけ離れたところに突如出現する可能性はありますけど・・

光子を一個ずつ見るなら、波動性で考えるとsolitary wave(孤立波)になります。
　⇒ソリトン - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BD%E3%83%AA%E3%83%88%E3%83%B3 )
　⇒孤立波 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AD%A4%E7%AB%8B%E6%B3%A2 )

回答No.7

noname#195146

定番のEMANさんのページだと、 http://homepage2.nifty.com/eman/electromag/wave.html 辺りから見とけばいいんじゃないですかね。先頭の図なんかは面白いと思いますよ？

　用語などはそのページにあるんで、後は適当にどうぞ。

回答No.6

noname#195146

考えてから物を言って欲しいのですが。

>正弦関数は変数が無限に大きくなっても振動を続けるという意味で端はないと言っています

　光（電磁波）も止めない限り進み続けますが？　電子が振動して電磁波が発生するときはそこが端であるし、電磁波が発生するときもアンテナなどに吸収されるときなら、その位置を端として振動しています。

　代表的で分かりやすい振動として、正弦波が示されるのは分かりますね？　よくあるグラフは縦に強さ、横が時間（距離は時間に比例する）。見たことはありますね？

　それについて、例えば「時刻ｔにおいて」といった記述の意味も分からないのでしたら、そこからやり直さないと分からないでしょうね。

お礼

ちゃんと意味を捉えて回答してもらいたい

ある時間の間光を発する
その先端と後端の状況を知りたいわけで、変数は時間ではなく位置です

回答No.5

noname#195146

>波動方程式の解は端がありません

１．追加のご質問は、以下の通りでした。
>進行波という点で行くと、端は電界も磁界も0からなだらかに変化するということなんでしょうか？
（↑前々回、回答済み）
>すると、電界と磁界がどのように絡み合っているかが知りたいです。
（↑前回、回答済み）

２．波動方程式は電磁波の場合について解いたもので考察してください（それのイメージは前回、回答済み）。面倒臭ければ、ググれば見つかるでしょう。

再掲>波動方程式の解は端がありません

　正弦波に端はないですか？　2次元のxy平面に原点から波を描く正弦波のグラフをご覧になったことはありませんか？　sin(θ＋ωt)の任意の時刻tで、値は存在していませんか？

　それらも分からないようでしたら、まず三角関数からでしょうか。さすがにそこまでは回答致しかねます。

お礼

正弦関数は変数が無限に大きくなっても振動を続けるという意味で端はないと言っています

回答No.4

ORUKA1951

水面に石を落としたときの波の先頭を想像すればよいだけですよ。
単純に垂直な電波塔から電磁波が発生する場合、まず電荷が加速度運動をして動き始めますから、それによってドーナツ状に磁場が発生します。その磁場の変化は直ちに光速でもって周囲にそのドーナツを包むように電場が発生します。その繰り返しであることを示しています。

お礼

光子の考え方をするとどうなるのでしょうか？

回答No.3

tetsumyi

電波として電界と磁界のループが鎖交しながら伝搬というのは古典的な理解であり、光に先端とか後端なんて物はありません。
光は原子レベルでの瞬間のエネルギー放射現象で、発生原理からしても１つ１つがパルス状態で連続的な振動なんて考え方は完全な間違いです。

補足

具体的にどのような理論のどのような式からその事が言えるのですか？

回答No.2

noname#195146

>すると、電界と磁界がどのように絡み合っているかが知りたいです。

　数式（波動方程式）通りですよ？

お礼

波動方程式の解は端がありません

回答No.1

noname#195146

ループというのはちょっと不正確かもしれません。波長に対してごく短いパルスでも電磁波として伝搬します。それが端だと考えるといいでしょう。

　上から下に電磁波（光）が伝わるとします。横棒「━」が電場の強さだとして、片側だけ示します。これと垂直で同じように磁場があると考えてください。数字は時刻とし、時間の経過は到達距離に比例します。

↓時刻∝距離
↓０
↓１━
↓２━━
↓３━━━
↓４━━━
↓５━━
↓６━
↓７
……

　横波ですので、こんな感じで伝わって行きます。波長に対してごく短い電磁波を考えていますので、時刻の経過について、各時刻で「━」で表されるものしかありません。それがある長さの電磁波（光）の端の挙動でもあります。

お礼

ありがとうございます。

波動方程式は定常解であって、実際に光が過渡的にどのように伝搬しているかが疑問です。
ループができて電波として飛んで行く際には定常的でいいのですが、先端などの過渡期の様子がわかりません。
お示しの例ですと、3-4付近で電場の周囲との勾配が無限大になってしまいます。

光子でも考えられる(粒子と波を結びつけられる)ハミルトンヤコビ方程式での導出もできるのでしょうか？

補足

進行波という点で行くと、端は電界も磁界も0からなだらかに変化するということなんでしょうか？
すると、電界と磁界がどのように絡み合っているかが知りたいです。