In der Antennentechnik unterscheidet man zwischen Nahfeld und Weitfeld. Im Nahfeld sind das elektrische und das magnetische Feld um 90° verschoben. Wenn Sie genauer hinschauen, sehen Sie, dass es zwei Möglichkeiten dieser Verschiebung gibt, 90° und -90°.
Um es zu erklären, müssen Sie sich daran erinnern, was diese 90° bedeuten. Die X-Achse des Koordinatensystems sei (im Vakuum) parallel zum E-Feld, die Y-Achse parallel zum B-Feld und die Z-Achse parallel zu c * t . Bei Z gleich Null sei das E-Feld maximal und in X-Richtung gerichtet. Das B-Feld ist Null.
90° später (in Bezug auf E = E(max) * cos α und B = B(max) * sin α) und dies ist ein Viertel der Wellenlänge, die das B-Feld nach links oder nach rechts richten kann. Und das ist natürlich, weil B = B(max) * - cos α der zweite mögliche Zustand der Nahfeld-Funkwellen ist.
Unabhängig vom Ansatz, Radiowellen als eine elektromagnetische Welle zu sehen (statistische Methode), ist es offensichtlich, dass alle Radiowellen aus Photonen bestehen, die während der Elektronenbeschleunigung im Antennenstab emittiert werden.
Meine Frage ist, haben diese Photonen alle die gleiche Abfolge der E- und B-Felder? Die gleiche Frage stellt sich für Quantenpunkte, die einzelne Photonen erzeugen.
Bearbeiten: Es muss eine Regel für die rechte oder linke Hand geben, denn wenn die Hälfte der Photonen ein B-Feld mit 90 ° zu E und die andere Hälfte -90 ° haben, gäbe es überhaupt kein Magnetfeld.
Update: Ich verstehe. Es ist die Regel des rechten Handgriffs (herkömmliche Stromrichtung), da es keinen prinzipiellen Unterschied zu einem geraden Draht gibt.
Sie stellen eine klassische Frage zum Elektromagnetismus. Sie profitieren nicht davon, über Photonen nachzudenken.
Wenn das elektromagnetische Feld der Antenne (berechnet aus den Maxwell-Gleichungen) an einem bestimmten Punkt rechtszirkular polarisiert ist, dann kann man sagen, dass jedes Photon rechtszirkular polarisiert ist. Wenn das Feld linear polarisiert ist, dann kann man sagen, dass jedes Photon linear polarisiert ist. Nur in gemischten Zuständen (wie unpolarisiertem Licht) muss man sagen, dass verschiedene Photonen unterschiedliche Eigenschaften haben, oder besser gesagt, die Photonen mit Dichtematrizen beschreiben. Bei einer klassischen Antenne ist dies in der Regel nicht relevant.
Etwas anderes:
Wenn Sie eine normale Antenne haben und die Leistung niedriger, niedriger, niedriger verringern, bis sie so schwach ist, dass im Durchschnitt nur ein Photon pro Sekunde emittiert wird ... Nichts ändert sich wirklich!
Zur Beschreibung des (Erwartungswerts) elektrischer und magnetischer Felder kann man immer noch den klassischen Elektromagnetismus verwenden. Sie werden nicht anders sein, nur schwächer. Es gibt keine Linie, die Sie überschreiten, wo Felder zu schwach werden, um den klassischen Elektromagnetismus zu nutzen.
Denken Sie daran, dass Photonen nicht miteinander interagieren! Es spielt also keine Rolle, ob eine Antenne eine Milliarde Photonen pro Sekunde oder ein Photon pro Sekunde aussendet.
Kurze Antwort: ja.
In Bezug auf Quantenfelder kann man sich die mit ihnen verbundenen "Teilchen" als eine Art Mindestwährung für den Austausch vorstellen, dh um eine Wechselwirkung zu übertragen, kann dies nur in diskreten Einheiten erfolgen. Aber wie eine Währung ist es immer noch eine Art Währung, also repräsentiert ein Photon die Wechselwirkungseinheit des Feldes, aus dem es kommt. Unterschiedliche Anordnungen von EM-Feldern "tauschen" Photonen mit unterschiedlichen Eigenschaften aus - wenn Sie in US-Dollar oder japanischen Yen bezahlen, tauschen Sie verschiedene Arten von Währungen aus.
Ich weiß, dass es etwas schwierig zu verstehen ist, da das Thema ein ziemlich komplexer Teil der Quantenfeldtheorie (QFT) ist. Ein paar sehr gute Lehrbücher, die ich empfehlen und als Referenz zitieren kann, sind Peskin & Schroeder, "An Introduction to Quantum Field Theory", West View Press, 1995, ISBN-13: 978-0201503975, und Greiner & Reinhardt, "Field Quantisierung", Springer-Verlag, 1996, ISBN-13: 978-3540780489. Für den gebildeten Laien empfehle ich außerdem Richard Feynman, „QED: The strange theory of light and matter“, Princeton University Press, ISBN 0-691-08388-6.
Ich hoffe, dies ist als Antwort zumindest teilweise hilfreich, und ich kann auf Wunsch mehr erläutern - obwohl die gesamte mathematische Maschinerie von QFT ziemlich ausgefeilt sein kann und ich Ihren Hintergrund nicht genau kenne, weiß ich nicht, wo ich anfangen soll dieser Moment
Photonen, wie sie von QED (Quantenelektrodynamik) beschrieben werden, basieren auf Wellenlösungen von Maxwells-Gleichungen im freien Raum (keine Ladungen, keine Ströme). In der Antennentheorie können diese als Fernfeldlösung bezeichnet werden.
Mathematisch bilden sie jedoch einen vollständigen Satz von Lösungen für Maxwells-Gleichungen. Dies impliziert, dass wir durch Linearkombinationen der Wellenlösungen beliebige Freifeldlösungen erzeugen können, also auch Nahfeldlösungen. Zum Beispiel das Magnetfeld eines magnetischen Dipols.
Komplikationen:
EDIT: Ich glaube jetzt verstehe ich deine Frage! Sie interessieren sich für den Fernzonenbereich. Sie müssen versuchen, die EM-Wellen aus Maxwells Gleichungen zu verstehen. Für eine positive Welle -Richtung, die Felder sind verwandt als
Ja, alle Radiowellen haben im Nahfeld die gleiche Abfolge des E- und des B-Feldes. Es ist die Regel des rechten Handgriffs (herkömmliche Stromrichtung), da es keinen prinzipiellen Unterschied zu einem geraden Draht gibt.
Für eine makroskopische Antenne bringt es keine Vorteile, in Quanten zu denken. Jedenfalls sind diese emittierten Photonen Bosonen, und ihr bosonisches Verhalten dominiert.
Im Gegensatz dazu sind einzelne Antennen wie ein rotierendes Gasmolekül oder das NH3-Molekül oder atomarer Wasserstoff bei 21 cm durch Quantenregeln fest verbunden, sodass sie pro Zyklus ein exaktes Quant h der Aktion aussenden oder empfangen; Was jedoch emittiert oder absorbiert wird, bleibt eine rein elektromagnetische Welle, die sich niemals in Korpuskeln umwandelt.
Es gibt sowieso keine validierte Physik für eine solche postulierte Transmutation.
Per Arve