with пишет: Раз вы в этом убеждены, приведите эксперимент ( из жизни а не мыслительный ) который доказывает синфазность компонент Е и Н в волне герца в дальней зоне.
Так же, если это действительно так, тогда чем объясняется набегание фаз одной компоненты на другую ? , ведь если в ближней зоне Е и Н раздвинуты на 90гр. а в дальней зоне Е и Н синфазны, тогда где то по середине одна компонента догоняет другую .. тогда на отрезке пути ближней зоны компонент Е и Н одной волны - имеют разную частоты, однако такого быть не может по определению, а если на ваш взгляд может, тогда хотелось бы увидеть причины по которым так быть может.
Пока примерно так.
Самый простой способ показать на пальцах, что поля в бегущей волне синфазны, состоит в следующем:
В любой волне что-то должно колебаться. Если волна бегущая, то колебания этого чего-то должны зависеть от времени и координат в комбинации (ωt±kx).
В отсутствие зарядов, единственный потенциал, который порождает и электрическое и магнитное поля – это векторный потенциал
A. В плоской волне он имеет единственную компоненту, перпендикулярную направлению распространения волны – скажем, A
y.
Вот эта самая компонента и должна колебаться по закону A
y=A
osin(ωt±kx+φ).
(без потери общности можно положить φ=0)
Тогда, пользуясь выражением
E=-1/c(∂
A/∂t), получим: E
y=-ω/c(A
ocos(ωt±kx)).
Для магнитного поля, пользуясь
H=rot(
A) находим H
z=(∂A
y/∂x-∂A
x/∂y)=±kA
ocos(ωt±kx).
Из приведенного видно, что в выражениях для полей E
y и H
z стоит один и тот же множитель cos(ωt±kx) – без всякого дополнительного сдвига фаз.
При чем, если выбирается знак минус – волна распространяется в положительном направлении x.
Вектор Пойтинга
П=(с/4π)[
Ex
H ] при этом направлен туда же.
Т.е. второй аргумент о синфазности полей
E и
H в бегущей волне состоит в том, что вектор Пойтинга в этом случае направлен все время в одну сторону – по направлению распространения волны.
Волна, в которой поля
E и
H сдвинуты по фазе на π/2 – является стоячей волной. В ней вектор Пойтинга меняет направление каждые четверть периода, и в среднем по периоду поток энергии равен нулю.
Далее можно привести ещё и третий и четвертый аргументы, которые говорят об одном – в бегущей волне поля
E и
H синфазны. Т.е. комплексно все сводится именно к этому. Я не знаю ни одного аргумента, который бы говорил о сдвиге фаз.
И поскольку вы ожидаете от меня неких экспериментальных доказательств, то не буду приводить далее теоретические аргументы, обращу ваше внимание только на следующий экспериментальный факт: любой плоский отражатель (проводящая поверхность), размещенный на расстоянии λ/4 от приемной антенны – значительно улучшает прием ею э/м волны. Почему? Потому что в месте расположения антенны отражающий экран создает пучность электрического поля стоячей волны.
Ссылка
на видео в youtube.com
Вот здесь как раз уместен вопрос: почему при отражении происходит сдвиг фаз полей
E и
H, если в каждой из бегущих влево и вправо волн они колеблются синфазно?
Объясняется это тем, что одно из полей на плоскости зеркала суммируется, другое вычитается:
cos(ωt-kx)+cos(ωt+kx)=2cos(ωt)cos(kx)
cos(ωt-kx)-cos(ωt+kx)=2sin(ωt)sin(kx)
Соответственно и пространственно и по времени пучности
E и
H в стоячей волне сдвинуты на π/2.
(почему одни суммируются другие вычитаются – если вы посмотрите на две встречные волны, то в тот момент, когда направления векторов
E в них совпадают – направления векторов
H в них противоположны)
Соответственно ответ на вопрос, как так получается, что в дальней зоне одно поле догоняет другое, состоит в том, что в ближней зоне любая антенна накачивает колебание, которое, в некотором приближении, совпадает по структуре со стоячей волной. После чего стоячая волна расщепляется на две бегущие, разбегающиеся от антенны в разные стороны.
Квазистатические компоненты поля в ближней зоне диполя (kx<<1) по времени при этом оказываются сдвинутыми по фазе на π/2, но быстро спадают – как 1/r
3. В средней зоне (kx~1) – жуткая смесь из сдвинутых и не сдвинутых по фазе компонент, спадающих с расстоянием как 1/r
2. В дальней зоне – остается радиационное синфазное поле, спадающее как 1/r.
Вот по классике так.