بسامد میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی

راهنمایی کوتاه: خیر، بسامد میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در یک موج الکترومغناطیسی یکسان است.

گام‌به‌گام:

• ۱) یک موج الکترومغناطیسی از دو میدان عمود بر هم تشکیل شده است: میدان الکتریکی (E) و میدان مغناطیسی (B).
• ۲) این دو میدان به هم وابسته هستند و همزمان با هم تغییر می‌کنند.
• ۳) معادله‌های موج برای هر دو میدان یک شکل دارند و هر دو با معادله دیفرانسیل موج توصیف می‌شوند.
• ۴) در معادله موج، پارامتر مهم «بسامد زاویه‌ای» (ω) است که برای هر دو میدان یکسان است.
• ۵) بنابراین، تعداد نوسانات میدان الکتریکی و مغناطیسی در واحد زمان (بسامد) دقیقاً برابر است.
• ۶) در خلاء، سرعت انتشار این موج ثابت و برابر با سرعت نور (c) است که از رابطه c = fλ به دست می‌آید که در آن f بسامد و λ طول موج است.

پاسخ نهایی: در یک موج الکترومغناطیسی تک‌رنگ (تک‌بسامد) که در خلاء منتشر می‌شود، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی هر دو با یک بسامد مشخص و یکسان نوسان می‌کنند. بسامد آنها برابر است و اختلاف فاز ثابتی (معمولاً صفر یا π/۲) با هم دارند. جمله «با بسامد متفاوت تغییر می‌کنند» نادرست است.

مثال مشابه: فرض کنید یک موج رادیویی با بسامد ۱۰۰ مگاهرتز داریم. در هر نقطه از فضا، هم شدت میدان الکتریکی و هم شدت میدان مغناطیسی ۱۰۰ میلیون بار در ثانیه نوسان می‌کنند. دامنه آنها ممکن است متفاوت باشد، اما تعداد نوسانات در ثانیه (بسامد) یکسان است.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی رابطه بین دامنه‌های میدان الکتریکی و مغناطیسی را بررسی کنی: در خلاء، نسبت دامنه میدان الکتریکی به دامنه میدان مغناطیسی برابر با سرعت نور است (E₀/B₀ = c). همچنین، می‌توانی دربارهٔ قطبش موج الکترومغناطیسی و نحوه تغییر جهت میدان‌ها مطالعه کنی.

راهنمایی کوتاه: در موج الکترومغناطیسی، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی با بسامد یکسان نوسان می‌کنند.

گام‌به‌گام:

1. موج الکترومغناطیسی از دو میدان عمود بر هم تشکیل شده است: میدان الکتریکی (E) و میدان مغناطیسی (B).
2. این دو میدان به هم وابسته هستند و تغییر یکی باعث ایجاد تغییر در دیگری می‌شود.
3. در خلا، موج الکترومغناطیسی با سرعت نور (c) منتشر می‌شود: $c=3\times {10}^{8}m/s$.
4. هر دو میدان E و B با معادله موج یکسان توصیف می‌شوند و فرکانس (بسامد) یکسانی دارند.
5. فرکانس (f) تعداد نوسانات در ثانیه است و برای همه امواج الکترومغناطیسی (از رادیویی تا گاما) تعریف می‌شود.
6. رابطه سرعت، فرکانس و طول موج: $c=f\times \lambda$ که در آن λ طول موج است.

پاسخ نهایی: خیر، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در موج الکترومغناطیسی با بسامد یکسان تغییر می‌کنند. این دو میدان هم‌فاز هستند و همزمان به بیشینه و کمینه می‌رسند.

مثال مشابه: موج رادیویی با فرکانس ۱۰۰ مگاهرتز را در نظر بگیرید. هم میدان الکتریکی و هم میدان مغناطیسی آن دقیقاً ۱۰۰ میلیون بار در ثانیه نوسان می‌کنند.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی معادلات ماکسول را مطالعه کنی که چگونگی تولید و انتشار امواج الکترومغناطیسی را توصیف می‌کنند. همچنین رابطه $E=cB$ را برای دامنه میدان‌ها در خلا بررسی کن.