راستای میدان‌ها در امواج الکترومغناطیسی

راهنمایی کوتاه: بله، درست است. در امواج الکترومغناطیسی، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی بر هم و بر راستای انتشار موج عمود هستند.

گام‌به‌گام:

• گام ۱: یک موج الکترومغناطیسی (مثل نور) را در نظر بگیر که در یک راستا (مثلاً محور x) منتشر می‌شود.
• گام ۲: میدان الکتریکی (E) در این موج، در صفحه‌ای عمود بر راستای انتشار نوسان می‌کند. مثلاً اگر موج در جهت x حرکت کند، میدان E می‌تواند در جهت y نوسان کند.
• گام ۳: میدان مغناطیسی (B) نیز در صفحه‌ای عمود بر راستای انتشار نوسان می‌کند، اما عمود بر میدان الکتریکی هم هست. در مثال بالا، اگر E در جهت y باشد، B در جهت z خواهد بود.
• گام ۴: بنابراین، سه جهت داریم: ۱) جهت انتشار موج (x)، ۲) جهت میدان الکتریکی (y)، و ۳) جهت میدان مغناطیسی (z). این سه بر هم عمود هستند.
• گام ۵: این رابطه عمود بودن از معادلات ماکسول نتیجه می‌شود که توصیف‌کننده تولید و انتشار امواج الکترومغناطیسی هستند.

پاسخ نهایی: جمله شما کاملاً درست است. در یک موج الکترومغناطیسی ساده (موج تخت)، بردارهای میدان الکتریکی (E) و میدان مغناطیسی (B) هم بر یکدیگر و هم بر راستای انتشار موج (که با سرعت نور c نشان داده می‌شود) عمود هستند. این موج یک موج عرضی است.

مثال مشابه: نور مرئی که از خورشید به زمین می‌رسد یک موج الکترومغناطیسی است. جهت انتشار آن به سمت زمین است. میدان الکتریکی و مغناطیسی آن در صفحات عمود بر این مسیر و عمود بر هم در حال نوسان هستند.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی نموداری بکشی که یک موج سینوسی را در راستای x نشان می‌دهد. میدان E را به صورت نوسان در صفحه y-x و میدان B را به صورت نوسان در صفحه z-x نشان بده. ببین که چگونه این سه محور x, y, z بر هم عمودند. همچنین می‌توانی در مورد پلاریزاسیون نور تحقیق کنی که مربوط به جهت گیری میدان الکتریکی در این موج‌هاست.

راهنمایی کوتاه: بله، درست است. در امواج الکترومغناطیسی، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی بر هم و بر راستای انتشار موج عمود هستند.

گام‌به‌گام:

• گام ۱: یک موج الکترومغناطیسی (مثل نور) را در نظر بگیرید که در یک جهت مشخص (مثلاً به سمت راست) حرکت می‌کند. این جهت، راستای انتشار موج است.
• گام ۲: در این موج، دو میدان وجود دارد: میدان الکتریکی (E) و میدان مغناطیسی (B).
• گام ۳: این دو میدان دائماً در حال نوسان (تغییر) هستند. نکته مهم اینجاست که جهت نوسان این میدان‌ها (یعنی راستای بردارهای E و B) عمود بر جهت حرکت موج است.
• گام ۴: علاوه بر این، خود میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی نیز بر یکدیگر عمود هستند. بنابراین، سه جهت داریم که همه بر هم عمودند: جهت میدان E، جهت میدان B و جهت انتشار موج.
• گام ۵: به همین دلیل است که می‌گوییم امواج الکترومغناطیسی، امواج عرضی هستند (نوسان عمود بر جهت انتشار).

پاسخ نهایی: جمله شما کاملاً صحیح است. در یک موج الکترومغناطیسی ساده (تخت)، بردار میدان الکتریکی (E) و بردار میدان مغناطیسی (B) هم بر راستای انتشار موج و هم بر یکدیگر عمود هستند.

مثال مشابه: تصور کنید یک طناب را تکان می‌دهید و یک موج از آن عبور می‌کند. اگر طناب را به صورت افقی (چپ و راست) تکان دهید، موج به سمت جلو می‌رود. در اینجا، نوسان طناب (افقی) عمود بر جهت حرکت موج (جلو) است. در موج الکترومغناطیسی، هم نوسان میدان E و هم نوسان میدان B، هر کدام در صفحه‌ای عمود بر جهت حرکت موج رخ می‌دهند.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی رابطه بین دامنه این میدان‌ها را بررسی کنی: در خلاء، نسبت بزرگی میدان الکتریکی به بزرگی میدان مغناطیسی برابر با سرعت نور (c) است: $E=cB$. همچنین، این عمود بودن از معادلات ماکسول نتیجه می‌شود.